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热电偶热传导测温中的动态响应时间和误差估计作者：魏可臻，张奇，WEIKezhen，ZHANGQi作者单位：北京理工大学,爆炸科学与技术国家重点实验室,北京,100081刊名：测试技术学报英文刊名：JOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGY年，卷(期)：2007，21(6)被引用次数：0次参考文献(5条)1.刘凤芹接触法测温误差分析[期刊论文]-山东冶金2001(05)2.朱麟章高温测量19913.陈力.李德聪.丁雁生关于热传导测温中动态测温响应与误差估计2003(z1)4.三零四所热电偶19785.AB雷柯夫.裘烈钧.丁履德热传导理论1955相似文献(10条)1.学位论文胡亚才随机热传导理论研究1998热传导是传热传质学科的一个重要分支，是当代技术科学中十分活跃的研究方向之一。大量的导热现象具有随机性，前人对此研究甚少，仅有少量零星文献见诸报道。该文首次系统地将随机理论、统计理论、特别是随机激励下线性动态系统的随机响应理论应用于导热随机规律的研究。在研究中主要参考了随机振动理论和信息理论中采用的方法。该文还从理论上讨论了导热系统动态特性和随机热传导理论的若干工程应用，如热电偶测温问题、涡轮机主轴热应力与可靠性问题、首次超温问题、导热系统模式识别问题等等。说明对随机热传导现象的研究不但具有理论意义，而且具有广阔的应用前景。2.会议论文石健非定常热传导对弹-粘/塑性变形和断裂的红外图像分析2008本文使用CCD像机、热电偶和红外摄像机对有裂纹平板试样,在单轴拉伸实验中对裂纹尖端附近弹-粘/塑性变形,裂纹的发生、进展,裂纹开口位移和试样表面温度进行了测量。并且用非定常热传导理论对弹-粘/塑性变形和断裂过程中的温度效应进行了解析(FEM).结果显示对于铁合金在不同的应变速率下,用非定常热传导理论解析得到的裂纹尖端附近温度分布与红外图像非常接近.3.会议论文吴春生用热电偶测温时的热传导误差1985在接触式温度测量中，由于测温元件插入被测介质后总要破坏温度场，总是有部分热量通过热传导、热辐射造成热流失，因而它们之间就不可能达到完全热平衡，于是造成测量误差。该文通过对一维稳定温度场的理论分析，指出热电偶轴向温度梯度是产生热传导误差的主要原因，因此在技术上设法减小轴向温度梯度，是减小热传导误差的有效途径。（本刊录）4.学位论文朱亚民薄膜温度传感器的研制2007本课题属于切削温度测试研究领域，得到辽宁省自然科学基金项目的支持，项目编号(20062143)和辽宁省教育厅高校科技计划的支持，项目编号(05L023)。在切削机理研究中，切削温度的测量与控制是切削加工科研和生产中的重要课题，同时由于其具有变化快，难以实现实时测量等特点。因此也是一个不易解决的难题。本文采用磁控溅射技术制备了薄膜温度传感器并将其用于切削温度的测量，因为薄膜热电偶能直接测量切削温度，而且响应时间一般为ms级，甚至能够达到μs级别，因此准确性和可靠性较高。本课题组曾先后采用多弧离子镀和磁控溅射技术在刀具上制备了NiSi/NiCr薄膜热电偶来监测切削温度以确保安全生产，本文研究的对象是薄膜温度传感器的研制、加工，以实现切削温度动态测量。论文的主要内容包括：薄膜热电偶温度传感器设计与制作，磁控溅射方法制备热电偶的电极，静态标定、动态标定及切削温度测量实验以及有限元分析等。其中动态标定采用可调功率脉冲激光器产生的合适脉冲作为热源，调节热量以获得合适的激光脉冲，并垂直照射到薄膜热电偶的镀膜层表面，膜层表面再瞬时吸收激光以获得与薄膜热电偶动态特性相适应的瞬态高温，并以热传导的方式向薄膜内部传递，使热电偶感受到温升并产生电压信号输出。试验结果表明，传感器动态响应能力好，时间常数能够达到0.5ms。文章采用有限元分析软件ANSYS对切削温度的分布和变化规律进行了有限元仿真，并通过实验验证。5.期刊论文曾磊.桂业伟.贺立新.孔荣宗.王安龄.ZENGLei.GUIYe-Wei.HELi-Xin.KONGRong-Zong.WANGAn-Ling镀层式同轴热电偶数据处理方法研究-工程热物理学报2009,30(4)同轴热电偶热流传感器进行热流测量是风洞试验热流测量的一种非常重要的手段.应用二维轴对称热传导理论,结合横向传热影响、表面温升对热流的耦合影响、流场建立初始阶段来流对传感器表面温升的影响等因素,为激波风洞同轴热电偶热流传感器的数据处理方法建立了两套方案,为进一步提高测热精度提供了技术途径.6.学位论文隋大山铸造凝固过程热传导反问题参数辨识技术研究2008凝固过程温度场数值模拟是铸造CAE技术的核心内容之一，是预测缩孔、缩松、裂纹和偏析等缺陷的基础。温度场数值模拟所必需的已知条件包括材料热物性参数、初始条件和边界条件等参数，它们直接影响模拟精度。准确完整的材料热物性参数和换热边界条件难以通过实验获得，是影响铸造CAE技术推广应用的关键问题之一。特别是铸件和铸型间的界面换热系数，是多种因素综合作用的体现，目前几乎没有成熟的理论方法定量确定它，也没有实验设备进行直接测量。砂型铸造工艺涉及的型砂材料种类繁多，性能各异，准确的型砂热物性参数和界面换热系数更是难以获得。因此，必须运用最新的理论研究成果，结合实验研究，探寻一种简捷有效的求解铸造凝固过程热传导反问题的方法，以辨识材料热物性参数和界面换热系数，为数值模拟提供高精度参数值。本文首先系统阐述了国内外铸造CAE技术和热传导反问题的研究概况及发展趋势。在此基础上，根据铸造CAE技术的工程实际需要，针对应用广泛的砂型铸造工艺，对铸造凝固过程的热传导反问题展开深入研究。热传导反问题是一个不适定问题，其不适定性具体表现为解对误差的放大作用，即输入数据（测量温度）即使有小的振荡，解也可能会被急剧放大，导致辨识结果对输入数据的扰动非常敏感。为克服不适定性，保证辨识结果的精度和稳定性，利用Tikhonov正则化理论构造了反求热物性参数的新型正则化泛函，分别采用先验和后验两种策略建立了正则化参数的数学表达式，提出了基于灵敏度系数的新型正则化泛函的求解方法。为验证新型正则化参数辨识技术的有效性，分别应用最小二乘法、最大后验估计法和新型正则化方法，对一维大平板传热过程和铸钢凝固过程进行了参数辨识，先后辨识了对流换热系数、界面换热系数、型砂导热系数和比热等。结果表明，新型正则化方法具有更高的辨识精度和效率。为验证正则化参数先验取法的合理性，采用模拟退火算法对一维大平板传热的参数辨识过程进行优化设计，以求得最优的正则化参数。并将其应用于参数辨识，以比较先验正则化参数和最优正则化参数对辨识精度和稳定性的影响。结果表明，先验正则化参数的辨识结果具有更高精度，并且迭代次数少，计算效率高。测温数据是热传导反问题必需的已知输入数据。为进行测温实验，设计了三种铸造工艺方案，分别用铝合金ZL101和ZL102对每种工艺进行浇注。定量分析了测温误差的产生原因，并确定了测温数据作为热传导反问题输入数据的使用原则，即：应选用铸件内热电偶的测温数据作为输入数据，而型芯和砂型内的测温数据仅用于验证过程。根据亚共晶材料凝固温度范围较宽的特点，建立了铝合金ZL101界面换热系数与铸件温度的分段线性函数。采用正交实验设计方法确定了型砂导热系数、比热和界面换热系数等4个待辨识变量的初值和波动范围。以ZL101圆筒形铸件的测温数据为输入数据，对这4个变量进行了辨识。结果表明，当变量较多时，将新型正则化参数辨识技术和正交实验设计相结合，能够有效减少辨识过程的迭代次数，降低计算量，提高辨识效率。针对凝固温度范围窄的共晶材料ZL102，建立了界面换热系数与铸件温度的指数函数。以ZL102圆柱形铸件的测温数据为输入数据，对界面换热系数进行了辨识。并将辨识结果应用于ZL102圆筒形铸件和ZL102工字形铸件的温度场数值模拟，结果表明，模拟温度与相应测量温度基本吻合。这表明，对于相同铸件和铸型材料，辨识结果具有一定通用性，可将典型铸造工艺的辨识结果应用于同种材料不同结构铸件的数值模拟中，这对工程实际问题具有重要意义。新型正则化参数辨识技术对多个实例的成功应用表明，该技术能够有效克服热传导反问题的不适定性，保证辨识结果的精度和稳定性，为定量确定材料热物性参数和界面换热系数提供了一种简便实用的新方法，这对推动铸造CAE技术，提高模拟精度具有重要的工程应用价值。7.会议论文曾磊.桂业伟.贺立新.孔荣宗.王安龄镀层式同轴热电偶数据处理方法研究2008同轴热电偶热流传感器进行热流测量是风洞试验热流测量的一种非常重要的手段。应用三维热传导理论，结合横向传热影响、表面温升对热流的耦合影响、流场建立初始阶段来流对传感器表面温升的影响等因素，为激波风洞同轴热电偶热流传感器的数据处理方法建立了两套方案，为进一步提高测热精度提供了技术途径。8.学位论文隋大山铸造凝固过程热传导反问题参数辨识技术研究2008凝固过程温度场数值模拟是铸造CAE技术的核心内容之一，是预测缩孔、缩松、裂纹和偏析等缺陷的基础。温度场数值模拟所必需的已知条件包括材料热物性参数、初始条件和边界条件等参数，它们直接影响模拟精度.准确完整的材料热物性参数和换热边界条件难以通过实验获得，是影响铸造CAE技术推广应用的关键问题之一。特别是铸件和铸型间的界面换热系数。是多种因素综合作用的体现，目前几乎没有成熟的理论方法定量确定它，也没有实验设备进行直接测量。砂型铸造工艺涉及的型砂材料种类繁多，性能各异，准确的型砂热物性参数和界面换热系数更是难以获得。因此，必须运用最新的理论研究成果，结合实验研究，探寻一种简捷有效的求解铸造凝固过程热传导反问题的方法，以辨识材料热物性参数和界面换热系数，为数值模拟提供高精度的参数值。本文首先系统阐述了国内外铸造CAE技术和热传导反问题的研究概况及发展趋势。在此基础上，根据铸造CAE技术的工程实际需要，针对应用广泛的砂型铸造工艺，对铸造凝固过程的热传导反问题展开深入研究。热传导反问题是一个不适定问题，其不适定性具体表现为解对误差的放大作用，即输入数据(测量温度)即使有小的振荡，解也可能会被急剧放大，导致辨识结果对输入数据的扰动非常敏感。为克服不适定性，保证辨识结果的精度和稳定性，利用Tikhonov正则化理论构造了反求热物性参数的新型正则化泛函，分别采用先验和后验两种策略建立了正则化参数的数学表达式，提出了基于灵敏度系数的新型正则化泛函的求解方法。为验证新型正则化参数辨识技术的有效性，分别应用最小二乘法、最大后验估计法和新型正则化方法，对一维大平板传热过程和铸钢凝固过程进行了参数辨识，先后辨识了对流换热系数、界面换热系数、型砂导热系数和比热等。结果表明，新型正则化方法具有更高的辨识精度和效率。为验证正则化参数先验取法的合理性，采用模拟退火算法对一维大平板传热的参数辨识过程进行优化设计，以求得最优的正则化参数。并将其应用于参数辨识，以比较先验正则化参数和最优正则化参数对辨识精度和稳定性的影响。结果表明，先验正则化参数的辨识结果具有更高精度，并且迭代次数少，计算效率高。测温数据是热传导反问题必需的已知输入数据。为进行测温实验，设计了三种铸造工艺方案，分别用铝合金ZL101和ZL102对每种工艺进行浇注。定量分析了测温误差的产生原因，并确定了测温数据作为热传导反问题输入数据的使用原则，即：应选用铸件内热电偶的测温数据作为输入数据，而型芯和砂型内的测温数据仅用于验证过程。根据亚共晶材料凝固温度范围较宽的特点，建立了铝合金ZL101界面换热系数与铸件温度的分段线性函数。采用正交实验设计方法确定了型砂导热系数、比热和界面换热系数等4个待辨识变量的初值和波动范围。以ZL101圆筒形铸件的测温数据为输入数据，对这4个变量进行了辨识。结果表明，当变量较多时，将新型正则化参数辨识技术和正交实验设计相结合，能够有效减少辨识过程的迭代次数，降低计算量，提高辨识效率。针对凝固温度范围窄的共晶材料ZL102，建立了界面换热系数与铸件温度的指数函数。以ZL102圆柱形铸件的测温数据为输入数据，对界面换热系数进行了辨识。并将辨识结