[发明专利]用于超高温热试验的混合温度测量系统

说明书

本发明公开了一种用于超高温热试验的混合温度测量系统。该混合温度测量系统包括比色高温计探头、热电偶探头、信号采集盒、数据采集器、保温保压装置、RS485总线、LAN总线、交换机、计算机，其中比色高温计探头、热电偶探头、保温保压装置；信号采集盒、数据采集器、交换机、计算机位于真空容器外，其中全程温度测量采用比色高温计和热电偶并行的混合温度控制方法进行，高温区温度测量由安装在保温保压装置内的比色高温计探头测得温度信号后，以RS485总线方式将数据发送至信号采集盒，信号采集盒通过LAN的方式与上位机进行通信；低温区温度测量由热电偶探头测得温度信号后以模拟量的方式传送至数据采集器，数据采集器通过LAN的方式与上位机进行通信。本发明可用于在真空低温环境下进行的飞行器气动加热高温模拟试验，具有测量范围宽、测量精度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种飞行器空间环境模拟的地面试验技术领域，具体涉及一种用于超高温热试验的混合温度测量系统，特别是在真空低温环境下进行的飞行器气动加热模拟试验。

背景技术

高温瞬态热试验是试件(返回式航天器、临界空间飞行器、高温隔热组件等)的热环境条件以考核试件在真实环境下是否满足设计要求的地面试验。地面试验模拟试件受到的热环境通常有两种方法：控制表面的吸收热流和表面温度。其中，对表面温度的测量一般采用接触式测温方式(热电偶测温)，即把热电偶温度传感器安装在试验件表面，通过补偿线连接到计算机采集系统进行温度数据采集。热电偶测温准确度高、灵敏度高、寿命长，但也有明显的局限：使用温度受限制(常用的K型热电偶最高使用温度1200℃；钨铼热电偶能测到1800℃，但是极易氧化并且会破坏被测物体表面)，同时对于非金属表面，当表面温度达到700℃以上时采用胶粘的方法粘贴传感器容易脱落失控，导致试验失败。

随着新型号项目研制的不断推进，新型号飞行器的对温度环境的要求越来越高。因此在进行地面热试验时，要求的控制温度也越来越高。红外测温是非接触式的温度参数获取方式，将目标各部分射出的红外辐射转换成肉眼可见的光学信号，从而得出物体表面温度。红外测温由于不接触被测物体，测温过程不会影响被测物体的温度场分布，红外测温测量范围广，可以到几千摄氏度，灵敏度高，但它也有缺点：在低温环境下测量准确度较低。

因此，需要设计一种超高温热试验环境下的温度测量方法，既可以准确测量高温环境下的温度，又不会对试验环境或者试验材料造成不利的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于超高温热试验的混合温度测量系统，以在真空低温环境下进行的飞行器气动加热模拟试验过程中，对试件进行全过程的温度测量。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

用于超高温热试验的混合温度测量系统，包括比色高温计探头、热电偶探头、信号采集盒、数据采集器、保温保压装置、RS485总线、LAN总线、交换机、上位机；其中比色高温计探头、热电偶探头、保温保压装置、信号采集盒、数据采集器、交换机、上位机位于真空容器外，全程温度测量(0℃-2250℃)采用比色高温计和热电偶探头并行的混合温度控制方法进行，高温区(700℃-2250℃)温度测量由安装在保温保压装置内的比色高温计探头测得温度信号后，以RS485总线方式将数据发送至信号采集盒，信号采集盒通过LAN的方式与上位机进行通信；低温区(0℃-700℃)温度测量由热电偶探头测得温度信号后以模拟量的方式传送至数据采集器，数据采集器通过交换机以LAN的方式与上位机进行通信。

其中，信号采集盒用于采集比色高温计测得的温度值；数据采集器用于采集热电偶传感器的输出信号，具有信号检测、调理和模数转换等功能。

进一步地，信号采集盒和数据采集器通过交换机以LAN总线方式与上位机进行通信。

其中，所述的保温保压装置的主要功能是使比色高温计探头在正常的环境下工作，比色高温计探头在保温保压装置的保护下，可以长期稳定的处于其所要求的工作环境。