光纤总温传感器的设计与仿真

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在航空领域的研究、生产、试验中,温度是需要测试的基本参量之一。特别是航空发动机在研制过程中,需要测量进气道、加热室、燃烧室等位置的气流总温。导弹和火箭等航天器上也需要用温度传感器来测量其发动机的气流温度,温度参数对发动机的性能及工作效率有着重要的影响。光纤温度传感器同热电偶相比,在温度测量中有着很大的优点,光纤温度传感器具有很好的高温稳定性。随着科学技术的迅速发展,将光纤技术应用在温度测量,特别是在高温测试领域有着很大的应用前景。为了生长高质量的高温单晶光纤,论文设计了一种单晶光纤拉制系统。在原有的激光基座加热法生长单晶光纤的基础上设计了一种激光环形热源加热系统。系统利用椭球镜的双焦点特性,设计光路,在其第一焦点处形成聚焦环形热源,用于熔化晶棒,拉制光纤。应用ZEMAX软件对光学系统进行了仿真,软件仿真结果表明设计的系统跟其他光学系统相比有着很大的优点。在生长出高质量的光纤的基础上,设计了一种光纤总温传感器,用于高速气流的总温测试。对总温传感器的滞止室进行了设计,并利用ANSYS软件对总温传感器滞止室内部的气流和温度分布进行了仿真。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
1 绪论第9-17页
    1.1 课题背景第9-10页
    1.2 温度测试方法概论第10-13页
    1.3 总温测试研究现状第13-16页
    1.4 本文的主要研究内容第16-17页
2 光纤的拉制系统设计第17-34页
    2.1 研究目的及意义第17页
    2.2 激光加热基座法第17-19页
    2.3 单晶光纤的拉制系统设计第19-21页
    2.4 光学系统仿真第21-29页
    2.5 光纤直径的控制第29-32页
    2.6 本章小结第32-34页
3 光纤总温传感器系统设计第34-52页
    3.1 气流温度测量基础第34-38页
        3.1.1 基本概念第34-37页
        3.1.2 总温测试的气流速度误差及恢复特性第37-38页
    3.2 辐射测温基本原理第38-41页
        3.2.1 普朗克黑体辐射定律第38-40页
        3.2.2 比色法测温第40-41页
    3.3 热电偶总温测量第41-43页
    3.4 光纤总温传感器的滞止室设计第43-45页
    3.5 光纤总温测试系统第45-48页
    3.6 总温传感器滞止室材料选择第48-50页
    3.7 本章小结第50-52页
4 气流总温传感器滞止室仿真第52-60页
    4.1 光纤总温传感器的滞止室仿真第52-57页
        4.1.1 仿真条件第52-53页
        4.1.2 传感器的滞止室仿真第53-57页
    4.2 总温测量误差分析第57-59页
    4.3 本章小结第59-60页
5 结论第60-62页
    5.1 结论第60页
    5.2 创新点第60-61页
    5.3 下一步工作第61-62页
参考文献第62-66页
攻读硕士期间发表的论文及所取的研究成果第66-67页
致谢第67页
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