数字均值滤波器在高精度测温系统中可以有效降低噪声,提高信噪比,但也会造成信号的失真,引入不确定度,而采集到的温度信号一般为离散时间序列信号,现有的滤波器评价方法很难量化这种信号带来的失真。为了解决该问题,分析了温度缓变对象的温度变化特性,通过低噪声、高精度测量仪器采集被测物的典型温度信号序列,并由此构建数字均值滤波器的输入序列,从而得到该滤波器在当前输入信号模型下的不确定度,建立了一套评价数字均值滤波器在高精度测温系统中所引入不确定度的方法。对温度稳定条件下的黑体进行测温实验,得到了该黑体的温度波动范围为(30.874±0.002)℃,其温度变化率服从正态分布函数,验证了本文建立的温度特性模型的正确性。使用Fluke 1595A测温仪采集典型温度序列,对数字均值滤波器进行了不确定度分析,得到了在不同采样间隔时间、不同滤波器长度条件下,均值滤波器所引入的不确定度。基本解决了数字均值滤波器在高精度测温系统中引入不确定度难以评估的问题。

感应等离子体可通过纯净、 热等离子体的焦耳加热作用, 实现不规则粉末颗粒的球化, 感应等离子体球化在航空航天领域具有广阔的应用前景。 气流温度是感应等离子体球化制粉的关键参数, 等离子体发生器内高温流场温度的空间分布测量为感应等离子体制粉研究和相关工艺改进优化提供了定量依据。 在传统接触式测量手段难以应用于感应等离子体高温流场测量的背景下, 该研究发展了非接触式的发射光谱诊断技术, 开展对100kW高频感应等离子体发生器制备球形钛粉过程中高温等离子体气流的诊断。 通过测量氩气(Ar)在高温下的发射光谱谱线, 结合电动位移扫描技术, 获得了等离子体发生器内某一截面温度的径向空间分布。 研究结果表明: 感应等离子体发生器内径向气流温度的变化呈现马鞍形的变化趋势, 不送粉条件下高温流场待测横截面的中心位置有一个低温区, 温度在(10 120±240) K, 气流最大温度值的区域位于测量横截面圆心的两侧, 靠近趋肤层的位置, 两侧最大温度值分别为(10 500±240)和(10 620±240) K; 相比于不送粉条件, 送入钛粉后感应等离子体发生器内高温流场内温度出现明显变化, 钛粉送入区域下方出现一个明显的倒三角的低温区, 送粉与不送粉下圆心低温区的温差在500 K左右, 趋肤层最大温度区的温差在400 K左右, 显示了颗粒送入被加热的过程中, 附近气流温度也随之出现下降。 发展的测量技术为定量了解感应等离子体球化流场温度二维空间分布提供了成熟的非接触式光谱测试手段。

利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS), 基于吸收光谱的多普勒展宽原理, 对D2/NF3燃烧驱动的HBr化学激光器, 进行了光腔和扩压段的气体温度测量实验研究。为了有效地测量TDLAS吸收光谱, 选用了主气流中吸收系数较大的HF分子(2-0)振动谱带的R2谱线作为研究对象。实验中利用一台中心波长1 273 nm的分布反馈式(DFB)二极管激光器, 搭建了一套基于直接吸收法TDLAS的HBr化学激光器气体温度测量系统。通过对HF分子的吸收谱线进行Voigt线型拟合, 获得了多普勒展宽宽度, 从而给出了光腔和扩压段气体温度。在进行时域频域变换时, 使用了一台自由光谱范围(FSR)为1.5 GHz的F-P标准具用于频率校准。实验测量结果表明, 光腔温度约为280 K, 扩压段温度约为400 K。实验过程中的碰撞展宽和多普勒展宽的比值小于0.1, 表明多普勒展宽为主, 能够方便地用HF吸收光谱的展宽来监测光腔和扩压段的气体温度。

激光深熔焊接时伴随着高电量等离子体的产生。位于小孔上方的等离子体叫做等离子体云 ,而存在于小孔内部的等离子体则称为孔内等离子。本文设计了能直接观测小孔孔内等离子体光发射的实验 ,即用高功率激光焊接夹持铝膜的两片GG17玻璃 ,完全避免了孔外等离子体云对小孔内部孔内等离子体观测的影响。结果表明 ,小孔孔内的孔内等离子体对激光与工件材料的能量耦合有着重要的影响 ,具体表现为焊接深度和焊接宽度的变化 ;当减少两片GG17玻璃所夹持铝膜的厚度 ,即模拟降低小孔孔内等离子体的浓度时 ,可以得到更深的焊接深度 ,此时小孔孔内等离子体的温度相对较低。这就为定量研究小孔孔内等离子体提供了一种新的方法和手段。