利用接触式传感器进行瞬态高温测试的不确定度应用基础研究

In the field of the blasting damage, the transient high temperature, such as combustion temperature of high energy fuel and static cracking agent, gas jet temperature of rocket and missile, is important parameter. Because of the thermal inertia of the contact temperature sensors, the transient temperature process cannot be obtained exactly in test, and the contact temperature sensors need to be calibrated. Aimed at the deficiencies and problems of the dynamic calibration and the measurement uncertainty aspects of the temperature sensor in transient temperature measurement, the Quasi-δ dynamic calibration system of the contact temperature sensors was built by Quasi-δ dynamic calibration theory, and the temperature pulse excitation signal was generated by semiconductor laser. The dynamic characteristics and measurement uncertainty of the sensors were studied, and the dynamic compensation technology and its estimation uncertainty of the sensors were studied to improve the dynamic characteristics and measurement uncertainty in the project. This project will provide theoretical foundation and effective solutions for transient high temperature measurement.

在爆破毁伤领域，高能燃烧剂及静态破裂剂的燃烧温度，火箭及导弹燃气射流温度等，这些瞬态温度是重要指标参数。而接触式温度传感器由于存在热惯性，使得其在测试中不能真实反映瞬态温度的变化过程，需对其进行动态校准。针对目前瞬态高温测试中温度传感器动态校准及测量不确定度方面存在的不足和问题，本项目拟应用脉冲激励下的准δ动态校准理论，利用半导体激光器产生温度脉冲激励信号，建立温度传感器准δ动态校准系统；研究温度传感器动态特性及其不确定度；研究温度传感器的动态补偿技术及其估计的不确定度，以改善传感器动态特性和测量的不确定度。本项目将为瞬态温度测试提供理论基础和有效的解决途径。

接触式温度传感器具有热惯性，在进行动态温度测试时，需对其进行动态校准。本项目在研究准δ校准法及温度传感器动态校准技术的基础上，针对热电偶接触式温度传感器构建了基于激光器的温度传感器准δ动态校准系统，主要包括脉冲激光控制、激光光束均匀化和传感器动态校准三部分。应用该系统进行了动态校准实验。在分析系统辨识理论和建模方法的基础上，应用系统辨识法建立了被校热电偶的动态数学模型，模型输出的相对误差小于5%。对被校传感器进行了动态特性分析，并提出了一种在频域内对模型不确定度进行分析的方法。研究了温度传感器动态反滤波技术，利用过滤核正则化方法对被校温度传感器的输出进行了动态误差修正。利用逆建模的方法建立传感器的动态补偿滤波器模型，并将动态补偿滤波器集成到了封装的测试系统中。本项目中动态校准系统构建方法及动态校准数据处理方法将对温度传感器动态校准及瞬态高温测试技术具有直接的指导意义。