[发明专利]基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统及其测试方法与应用

说明书

本发明涉及基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统及其测试方法与应用，温度测量系统包括信号发射器、与信号发射器电连接的UV‑LED紫外光源、温度测量探针以及与温度测量探针配合使用的温度信号处理单元，该温度信号处理单元包括滤光镜、光电倍增管检测器、与光电倍增管检测器依次电连接的电阻箱及示波器，所述的温度测量探针的表面喷涂有YSZ:Re荧光层，并通过光纤分别与UV‑LED紫外光源、滤光镜相连；所述的温度测量系统用于测量航空发动机或地面燃气轮机处于工作状态下的温度。与现有技术相比，本发明具有测量温度高500‑1200℃，温度精确高的特点，根据改变温度测量探针的形状适应不同环境下的温度测量，不影响温度场，温度精度高，适用范围广。

技术领域

本发明属于无机光学材料技术领域，涉及一种基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统及其测试方法与应用。

背景技术

现有技术中，已知的用于测量航空发动机、燃气轮机及其它高温应用温度的方法，其测量原理主要基于温度取决于电阻、热电效应(热电偶)、显色放映、气体内的音速、散射或发射的电磁热辐射的光谱分布等。用于航空发动机、燃气轮机的温度测量必须承受住极高的温度。在实际应用中，传统的热电偶在这样苛刻的条件下，会迅速老化，使用寿命大大缩短。辐射温度计可以将测量部件与高温高压的环境隔开，但是由于测量距离远，其测量精度会受到固有的限制。

随着先进航空发动机、地面燃气轮机技术的发展，在追求涡轮高效率、长寿命的前提下，航空发动机、燃气轮机温度不断提高，发动机温度是表征航空发动机工作状态是否正常的最重要的参数之一，也是飞行员和维护人员必须掌握的重要参数，所以精确有效地检测温度，是十分有意义的。在航空发动机更新换代中，高温测试技术的研究开发起到非常重要的作用。

为了完成这些任务，必须对温度测量的准确度和长期可靠性提出极高的要求。目前，可用的高温计达不到所期望的测量精度。此外，现有高温计的结构复杂，体积较大，在使用时须配备有强有力的冷却系统，其难以应用在航空发动机和燃气轮机内。

YSZ:Re(Re＝Eu,Dy等镧系稀土元素)是有效的发光材料，具有很好的光学性能，测量温度范围为500-1200℃，具有一定的热导性能。研究表明，喷涂的YSZ:Re涂层厚度越薄，测得的温度误差越小。YSZ:Re具有优异的抗腐蚀性能。氧化铝棒表面的涂层能够部分阻止发动机内部的红外辐射进入荧光信号采集系统，减少高温下红外辐射对荧光信号测量的影响。

现有的制备YSZ:Re(Re＝Eu,Dy等镧系稀土元素)荧光涂层的方法主要有电子束物理气相沉积(EB-PVD)和等离子喷涂(APS)。EB-PVD方法制备的粘结层结构均匀，综合性能好，厚度控制精确，但沉积效率低，设备昂贵，成本高且样品的尺寸不能太大。相比于EB-PVD方法，APS方法沉积效率高，制备成本低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供种测试精度高，经济实用性好，使用寿命长，性能稳定的基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统及其测试方法与应用，以解决现有技术中对航空发动机及其他高温应用进行温度测量中测量温度低等缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统，该温度测量系统包括信号发射器、与信号发射器电连接的UV-LED紫外光源、温度测量探针以及与温度测量探针配合使用的温度信号处理单元，该温度信号处理单元包括滤光镜、光电倍增管检测器、与光电倍增管检测器依次电连接的电阻箱及示波器，所述的温度测量探针的表面喷涂有YSZ:Re荧光层，并通过光纤分别与UV-LED紫外光源、滤光镜相连；