[发明专利]一种基于三波段辐射光测量涡轮叶片温度及发射率的方法

摘要

该发明公开了一种基于三波段辐射光测量涡轮叶片温度及发射率的方法，属于辐射测温技术领域，应用在航空发动机涡轮叶片表面温度测量。通过测量涡轮叶片辐射光线在短、中、长三个波段的辐射能量，然后设定调节变量，计算出涡轮叶片在各波段的真实辐射能量，在利用两个波段的真实辐射能量计算出涡轮叶片在多个计算温度，根据得到的多个涡轮叶片的温度的大小对调节变量进行适当的调整，直至满足结束计算的条件，得到了涡轮叶片的真实温度，再利用真实温度和黑体计算出涡轮叶片在当前工作条件下的发射率，该计算涡轮叶片表面温度和发射率的方法，能极大的提高涡轮叶片表现温度的测量精度，并且计算量小，能达到到实时测量的要求。

主权项

1.一种基于三波段辐射光测量涡轮叶片温度及发射率的方法；该方法包括：步骤1：建立辐射模型：短波段：E_s＝E_sb+E_sr中波段：E_m＝E_mb+E_mr长波段：E_l＝E_lb+E_lr其中：E_s、E_m、E_l分别表示短、中、长三个波段涡轮叶片的测量辐射能量，E_sb、E_mb、E_lb分别表示短、中、长三个波段涡轮叶片的真实辐射能量，E_sr、E_mr、E_lr表示短、中、长三个波段涡轮叶片的反射误差辐射；步骤2：将涡轮叶片放置于标准的温度环境中，测量不同温度下的短、中、长波段的涡轮叶的辐射能量，采用公式：E_s‑R_smE_m＝E₁E_m‑R_mlE_l＝E₂计算出不同温度下E₁、E₂的值，采用函数拟合的方法，得到E₁与T、E₂与T的函数关系；其中：R_sm和R_ml的值根据经验数据首先人工设定；步骤3：实际测量时，获取涡轮工作时叶片表面的辐射光线，分别对辐射光线中的短、中、长3个波段的辐射光进行探测，获得短、中、长3个波段涡轮叶片的测量 辐射能量：E_s、E_m、E_l；步骤4：采用步骤2中公式计算出E₁、E₂的值，根据步骤2得到的E₁与T、E₂与T的函数关系对应计算出涡轮叶片的两个真实温度TT_ms、TT_lm；步骤5：设定修正步长，采用如下方法对步骤3中R_sm和R_ml进行修正，再转入步骤3进行重新计算，直到计算出涡轮叶片的真实温度；如果(TT_ms‑TT_lm)＞DeltaT，将R_sm和R_ml增大一个单位步长；如果(TT_ms‑TT_lm)＜‑DeltaT，将R_sm和R_ml减少一个单位步长；如果‑DeltaT≤(TT_ms‑TT_lm)≤DeltaT，则采用TT_lm表示涡轮叶片的真实温度，其中DeltaT表示设定的调节阈值；步骤6：将黑体炉的温度设定为步骤5中计算出的涡轮叶片真实温度，采用与步骤1相同的方法测量得到黑体炉在3个波段的辐射能量，采用如下公式计算得到该涡轮叶片在当前工作条件下各波段的发射率：其中：ε表示发射率，M₁为物体在温度为T时的辐射能，M₂为黑体在温度为T时的辐射能。