一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置及其测量方法

1.本发明涉及热工流体测量技术领域，具体涉及一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置及其测量方法。


背景技术：

2.管内流动传热是一种典型的传热现象，广泛应用于锅炉水冷壁、核反应堆堆芯、液体火箭发动机、蒸汽发生器、电子冷却部件等工业设备的生产和应用中。管内流体温度是研究传热问题的重要参数，其分布特性是深入了解传热现象、揭示传热机理、指明强化传热方向、提高设备安全运行的重要基础。传统的温度测量方法着重于与流体接触的壁面温度测量，而近壁面流体和主流区流体的温度分布也至关重要，同时更是实验测量中的一大难点。
3.热电偶和热电阻是热工流体测量领域中最常用的温度测量方法，两者分别基于热电动势和电阻值随温度的变化关系，其结构主要由热电极、绝缘套管、接线端等部件组成，以点测量的方式实现。当应用于管内流体温度测量时，通常与铠装结构相结合。热电偶与热电阻均为接触式测温，毫米级的探头直接接触流体，不可避免会对流体流动产生影响；且探头具有肋效应，在测量高流速、大温度梯度的流体时容易带来误差；此外，单个热电偶不能获得全域温度分布，多点布置时，受探头大小与铠装结构的影响，其空间分辨率较差。
4.红外热像仪是一种非接触式测温方法，依托于光学原理，测试设备与测量平面无接触，能够获得连续的二维温度分布。但红外热像仪价格昂贵，且瞬态响应时间受限，同时对测试表面材质的要求较为严苛，测量精度受各种条件的影响，需要借助复杂的分析和修正方法，难以用于流体内部温度测量。
5.彩虹纹影偏转法是一种光学测温方法，通过建立光线偏移量和颜色变化量之间的关系来获得光线通过温度场时发生的偏折角，以此确定温度场分布。该方法需要精准的光学元件与光路设计，受外界条件干扰过多，难以在实验测量中保证稳定性。
6.温敏漆是利用荧光物质与温度之间的响应关系，将光学测量和温度测量结合起来，与红外法和彩虹纹影法相比，温敏漆对测试段材质和光学元件的要求更低，能够在可见光范围内实现可视化图像与温度的同步测量。然而温敏漆需要涂覆于测温物体表面，通常用于固体壁面温度的测量，在应用于流体温度的测量领域尚未见相关技术。


技术实现要素：

7.为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置及其测量方法，采用基于温敏漆技术的测温元件，解决了现有温度测量方法在空间分辨率、布置方式、测量稳定性上的局限性，拓宽了传统温度测量方法的应用范围，在热工流体实验测量领域具有重要的推广价值，具有易于制备，测量灵敏度高，测温范围广，对测试设备和材料的要求较低的特点。
8.为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
9.一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，包括配置在测试管路2一侧的激发光组件11，配置在测试管路2另一侧的接收设备12以及在测试管路2内散布的测温元件1，接收设备12的信号输出端与采集与处理系统13信号输入端相连接；测温元件1包括示踪粒子103，示踪粒子103外表面均匀涂覆有温敏漆层101，温敏漆层101由探针分子104与粘合剂102均匀混合涂覆构成。
10.所述探针分子104选用钌配合物、铕配合物或双配体稀土配合物；粘合剂102采用聚丙烯酸或者甲基丙烯酸甲酯；温敏漆为探针分子104和粘合剂按质量比1:(2-3)配置，每1g探针分子再使用10-15ml的无水乙醇混合均匀；温敏漆层101涂层厚度为1-2μm；所述示踪粒子103为空心或实心玻璃珠。
11.所述测试管路2为透明的密闭通道，测试管路2底部为加热表面4，加热表面4采用ito加热膜或者水浴加热。
12.所述测试管路2内装有待测工质3，待测工质3采用不与乙醇互溶的有机工质，包括二氯甲烷(沸点39.8℃)、正己烷(沸点69℃)或氢氟醚(沸点61℃)；加热表面4与待测工质3的温度不超过温敏漆的最高工作温度。
13.所述激发光组件11包括在出光方向上顺序设置的激光光源6与低通滤光片7，激光光源6固定在二维移动平台16上实现横向和纵向移动，激光光源6以片光8的形式照射到测试管路2内的待测工质3上。
14.所述接收设备12包括两台与激光光源处于同一平面的ccd相机9，沿待测区域对称布置，并呈90度角；每台ccd相机9前安装有配合发射波长的带通滤光片10。
15.所述采集与处理系统13包括同步器14和计算机15，其中，同步器14的信号输入端分别与两台ccd相机9的外同步接口和激光光源6的外同步接口相连；同步器14的信号输出端与计算机15的信号输入端相连，对采集到的图像实时存储；计算机15对图像进行后处理，得到温度分布。
16.所述低通滤光片7的工作波长与温敏漆层101的激发波长匹配；所述发射光通道的带通滤光片10的工作波长与温敏漆层101的发射波长匹配。
17.优选的，所述激光光源6选用波段为460-465nm的led光源，由直流稳压电源供电；所述带通滤光片10的滤光波段为590-605nm。
18.一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置的测量方法，具体包括以下步骤：
19.步骤一、测试管路2及回路布置：采用直流稳压电源供电，将储液罐、齿轮泵、过滤器、阀门、流量计、预热器、冷凝器依次相连，构成测试回路，在预热器和冷凝器之间加装测试管路2；
20.步骤二、设备布置：将测试管路2沿长度方向均分为3-6个子区域，调节二维移动平台16，使片光8对准距离测试管路2入口最近的子区域，确定好激光光源6的位置；两台ccd相机9与激光光源处于同一平面，沿拍摄子区域对称布置，并呈90度角；将激光光源6和ccd相机9的控制线连接到同步器14，再将ccd相机9的数据线和同步器14的控制线连接到计算机15；在激发光源6后加装低通滤光片7，在ccd相机9前加装带通滤光片10；
21.步骤三、制备温敏漆和示踪粒子103：将探针分子104和粘合剂按质量比1:(2-3)配置，每1g探针分子104再使用10-15ml的无水乙醇充分震荡并混合均匀，制备成温敏漆；准备
好示踪粒子103，分别使用丙酮溶液和蒸馏水对示踪粒子103进行超声清洗，确保其表面光洁且无附着杂质，之后使用等离子灰化处理掉残留在示踪粒子上的丙酮溶液；使用旋转喷涂法将制备好的温敏漆涂覆在示踪粒子103表面，喷涂厚度为1-2μm；喷涂完成后，室温静置4-6小时，之后放于烘箱，设置烘烤温度为60-80℃，固化后取出，完成涂覆有温敏漆层101的示踪粒子103的制备；
22.步骤四、将步骤三得到的涂覆有温敏漆层101的示踪粒子103散布于测试管路2内，注满待测工质3，保证示踪粒子103均匀分布；采用水浴加热的方式进行加热，使测试管路2内的温度处处相等；使用热电偶测量并记录工质温度t
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和温敏探针分子发射的光强i
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，逐步升高水浴温度，得到多组t
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和i
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值；绘制t
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随i
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变化的曲线，使用最小二乘法拟合出两者的关联式；
23.步骤五、开启回路循环，使示踪粒子103充分混合于流体内，开启激光光源6预热，待激发光稳定后，观察示踪粒子103，确保其在测试管路2内的流动跟随性；
24.步骤六、根据激光光源6的位置调整直流稳压电源的输出电压，调整ccd相机9的焦距、光圈和曝光时间，确保拍摄画面清晰，位于中心位置，同时保证测温元件1的激发光强度不低于步骤四中的最低校准光强；
25.步骤七、启动测试管路2底部的加热表面4以及步骤一布置好的回路，使测试管路2内流体形成稳定的循环，流动和传热达到平衡；将激光光源6对准待测的流场区域，该流场区域为一个二维平面(x,y)，开启激光光源6和ccd相机9，待光强稳定后，使用ccd相机9记录拍摄画面中由温敏探针分子104发射的光强i(x,
26.y)，则相应的流体温度t(x,y)由下式计算：
[0027][0028]
式中，a和b是步骤四测温元件校准过程中得到的常数；
[0029]
步骤八、使用二维移动平台16对激发光组件11进行横向方向和纵向方向的调节，改变测量的子区域，重复步骤七，完成管内全域温度测量。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0031]
(1)使用温敏漆101作为测温元件，温敏漆101易于制备，灵敏度高，测温范围广，对测试设备和材料的要求较低，降低了测量管内流体温度分布的成本。
[0032]
(2)温敏漆101的激发光强可以使用普通的ccd相机进行记录，也无需考虑透明基底的发射率，可以使用有机玻璃或者pc等透明材质作为可视化窗口，提高了测试设备的灵活性与适用性。
[0033]
(3)温敏漆101和示踪粒子103结合，由于示踪粒子103在管内具有良好的流动跟随性，可以实时记录流体的空间位置；激光光源在双轴滑动丝杆的带动下，可以精准覆盖流场三维区域的全方位照射，因而本发明能够测量高空间分辨率的流体温度分布。
[0034]
(4)示踪粒子103体积微小，可忽略内部导热及表面的对流传热，其表面温度便可视为所在位置的流体温度，测量精度较高；同时温敏漆101的激发光强度随温度变化的响应频率很快，在高帧率的ccd相机拍摄下，可以获得高精度的高频流体温度分布。
[0035]
本发明基于温敏漆测温技术，并结合了示踪粒子，根据示踪粒子103在管内的离散化分布，提供了一种高时空分辨率的流体温度分布测量装置及其测量方法。该方法拓宽了
传统温度测量方法的应用范围，可广泛推广于热工流体实验测量领域，能够获取大量有价值的传热基础数据，有效指导管内流动传热的机理和应用研究。
附图说明
[0036]
图1是本发明的测量装置的结构示意图。
[0037]
图2为测温元件的结构示意图。
[0038]
图中：1-测温元件；101-温敏漆；102-粘合剂；103-示踪粒子；104-探针分子；2-测试管道；3-流动工质；4-加热表面；5-测量区域；6-激光光源；7-低通滤光片；8-片光；9-ccd相机；10-带通滤光片；11-激发光组件；12-接收设备；13-采集与处理系统；14-同步器；15-计算机；16-二维移动平台。
具体实施方式
[0039]
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0040]
本发明实施例提供一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量方法及实验装置，图1为测量装置连接示意图，图2为测温元件结构示意图。
[0041]
一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，包括配置在测试管路2一侧的激发光组件11，配置在测试管路2另一侧的接收设备12以及在测试管路2内散布的测温元件1，接收设备12的信号输出端与采集与处理系统13信号输入端相连接；测温元件1包括示踪粒子103，示踪粒子103外表面均匀涂覆有温敏漆层101，温敏漆层101由探针分子104与粘合剂102均匀混合涂覆构成。
[0042]
所述探针分子104可选用钌配合物(三氯化钌)；粘合剂102可采用聚丙烯酸；温敏漆为探针分子104和粘合剂按质量比1:(2-3)配置，每1g探针分子再使用10-15ml的无水乙醇混合均匀；温敏漆层101涂层厚度约为1-2μm；所述示踪粒子103为空心或实心玻璃珠。
[0043]
所述测试管路2为密闭通道，采用包括有机玻璃或pc材质的透明材质加工，测试管路2底部为加热表面4，加热表面4采用ito加热膜或者水浴加热。
[0044]
所述测试管路2内装有待测工质3，待测工质3采用不与乙醇互溶的有机工质，优选氢氟醚(沸点61℃)；加热表面4与待测工质3的温度不超过温敏漆的最高工作温度。
[0045]
所述激发光组件11包括在出光方向上顺序设置的激光光源6与低通滤光片7，激光光源6固定在二维移动平台16上实现横向和纵向移动，激光光源6以片光8的形式照射到测试管路2内的待测工质3上。
[0046]
所述接收设备12包括两台与激光光源处于同一平面的ccd相机9，沿待测区域对称布置，并呈90度角，以最大范围接受测温原件发出的荧光；每台ccd相机9前安装有配合发射波长的带通滤光片10。
[0047]
所述采集与处理系统13包括同步器14和计算机15，其中，同步器14的信号输入端分别与两台ccd相机9的外同步接口和激光光源6的外同步接口相连，确保激光发射与接收的时序同步；同步器14的信号输出端与计算机15的信号输入端相连，对采集到的图像实时存储；计算机15对图像进行后处理，得到温度分布。
[0048]
所述温敏漆层101的探针分子104具有激发波长和发射波长；所述低通滤光片7的工作波长与温敏漆层101的激发波长匹配；所述发射光通道的带通滤光片10的工作波长与
温敏漆层101的发射波长匹配.
[0049]
优选的，所述激光光源6选用波段为460-465nm的led光源，由直流稳压电源供电；所述带通滤光片10的滤光波段优选590nm；二维移动平台16可以对激发光组件进行调节，包括横向方向和纵向方向，实现不同区域的激发光照射，进一步地，可形成对管道内流体的全方位测量。
[0050]
本发明实施例提供一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量方法，具体包括以下步骤：
[0051]
步骤一、测试管路2及回路布置：采用直流稳压电源供电，将储液罐、齿轮泵、过滤器、阀门、流量计、预热器、冷凝器依次相连，构成测试回路，在预热器和冷凝器之间加装测试管路2；
[0052]
步骤二、设备布置：将测试管路2沿长度方向均分为3-6个子区域，调节二维移动平台16，使片光8对准距离测试管路2入口最近的子区域，确定好激光光源6的位置；两台ccd相机9与激光光源处于同一平面，沿拍摄子区域对称布置，并呈90度角；将激光光源6和ccd相机9的控制线连接到同步器14，再将ccd相机9的数据线和同步器14的控制线连接到计算机15；在激发光源6后加装低通滤光片7，在ccd相机9前加装带通滤光片10；
[0053]
步骤三、制备温敏漆和示踪粒子103：将探针分子104和粘合剂按质量比1:(2-3)配置，每1g探针分子104再使用10-15ml的无水乙醇充分震荡并混合均匀，制备成温敏漆；准备好示踪粒子103，分别使用丙酮溶液和蒸馏水对示踪粒子103进行超声清洗，确保其表面光洁且无附着杂质，之后使用等离子灰化处理掉残留在示踪粒子上的丙酮溶液；使用旋转喷涂法将制备好的温敏漆涂覆在示踪粒子103表面，喷涂厚度为1-2μm；喷涂完成后，室温静置4-6小时，之后放于烘箱，设置烘烤温度为60-80℃，固化后取出，完成涂覆有温敏漆层101的示踪粒子103的制备；
[0054]
步骤四、将步骤三得到的涂覆有温敏漆层101的示踪粒子103散布于测试管路2内，注满待测工质3，保证示踪粒子103均匀分布；采用水浴加热的方式进行加热，使测试管路2内的温度处处相等；使用热电偶测量并记录工质温度t
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和温敏探针分子发射的光强i
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，逐步升高水浴温度，得到多组t
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和i
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值；绘制t
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随i
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变化的曲线，使用最小二乘法拟合出两者的关联式；
[0055]
步骤五、开启回路循环，使示踪粒子103充分混合于流体内，开启激光光源6预热，待激发光稳定后，观察示踪粒子103，确保其在测试管路2内的流动跟随性；
[0056]
步骤六、根据激光光源6的位置调整直流稳压电源的输出电压，调整ccd相机9的焦距、光圈和曝光时间，确保拍摄画面清晰，位于中心位置，同时保证测温元件1的激发光强度不低于步骤四中的最低校准光强；
[0057]
步骤七、启动测试管路2底部的加热表面4以及步骤一布置好的回路，使测试管路2内流体形成稳定的循环，流动和传热达到平衡；将激光光源6对准待测的流场区域，该流场区域为一个二维平面(x,y)，开启激光光源6和ccd相机9，待光强稳定后，使用ccd相机9记录拍摄画面中由温敏探针分子104发射的光强i(x,
[0058]
y)，则相应的流体温度t(x,y)由下式计算：
[0059]
[0060]
式中，a和b是步骤四测温元件校准过程中得到的常数；
[0061]
步骤八、使用二维移动平台16对激发光组件11进行横向方向和纵向方向的调节，改变测量的子区域，重复步骤七，完成管内全域温度测量。
[0062]
本发明工作原理为：
[0063]
在加热表面4的加热作用下，透明测试管道2内的流动工质3吸热，形成一定温度分布的流场；流场内散布有涂覆温敏漆101的示踪粒子103，温敏漆由探针分子104与粘合剂102组成，探针分子104在受到光激发后会发出特定波长的荧光，该荧光强度与温度相关；管外布置激光光源6和ccd相机9，两者分别加装低通滤光片7和带通滤光片10，在激光光源6的照射下，ccd相机9捕获示踪粒子103表面温敏漆101的发射光强；同步器15与ccd相机9、激光光源6和计算机15相连，确保激光发射与接收的时序同步，同时对采集到的图像进行实时存储；基于校准实验确定的光强随温度变化的定量关系，计算机将ccd相机9捕获到的光强进行处理分析，得到拍摄到的示踪粒103子温度分布；由于示踪粒子103具有良好的流动跟随性，其表面温敏漆101的温度可以视为示踪粒子103所处空间的流体温度。
[0064]
以上为本发明实施例提供的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置及其测量方法。
[0065]
使用表面涂覆有温敏漆的示踪粒子作为测温元件，由于示踪粒子体积微小，且具有良好的流动跟随性，可以实时记录流体的空间位置，其表面温度可视为所在位置的流体温度，因而能够获取高空间分辨率的流体温度分布。本发明基于温敏漆技术，测温元件易于制备，测量灵敏度高，测温范围广，对测试设备和材料的要求较低，解决了现有温度测量方法在空间分辨率、布置方式、测量稳定性上的局限性，拓宽了传统温度测量方法的应用范围，在热工流体实验测量领域具有重要的推广价值。
[0066]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，包括配置在测试管路(2)一侧的激发光组件(11)，配置在测试管路(2)另一侧的接收设备(12)以及在测试管路(2)内散布的测温元件(1)，接收设备(12)的信号输出端与采集与处理系统(13)信号输入端相连接；测温元件(1)包括示踪粒子(103)，示踪粒子(103)外表面均匀涂覆有温敏漆层(101)，温敏漆层(101)由探针分子(104)与粘合剂(102)均匀混合涂覆构成。2.根据权利要求1所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，所述探针分子(104)可选用钌配合物(三氯化钌)、铕配合物(三氯化铕)或双配体稀土配合物；粘合剂(102)可采用聚丙烯酸或者甲基丙烯酸甲酯；温敏漆为探针分子(104)和粘合剂按质量比1:(2-3)配置，每1g探针分子再使用10-15ml的无水乙醇混合均匀；温敏漆层(101)涂层厚度约为1-2μm；所述示踪粒子(103)为空心或实心玻璃珠。3.根据权利要求1所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，所述测试管路(2)为透明的密闭通道，测试管路(2)底部为加热表面(4)，加热表面(4)采用ito加热膜或者水浴加热。4.根据权利要求1所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，所述测试管路(2)内装有待测工质(3)，待测工质(3)采用不与乙醇互溶的有机工质，包括二氯甲烷(沸点39.8℃)、正己烷(沸点69℃)或氢氟醚(沸点61℃)；加热表面(4)与待测工质(3)的温度不超过温敏漆的最高工作温度。5.根据权利要求1所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，所述激发光组件(11)包括在出光方向上顺序设置的激光光源(6)与低通滤光片(7)，激光光源(6)固定在二维移动平台(16)上实现横向和纵向移动，激光光源(6)以片光(8)的形式照射到测试管路(2)内的待测工质(3)上。6.根据权利要求1所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，所述接收设备(12)包括两台与激光光源(6)处于同一平面的ccd相机(9)，沿待测区域对称布置，并呈90度角；每台ccd相机(9)前安装有配合发射波长的带通滤光片(10)。7.根据权利要求1所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，所述采集与处理系统(13)包括同步器(14)和计算机(15)，其中，同步器(14)的信号输入端分别与两台ccd相机(9)的外同步接口和激光光源(6)的外同步接口相连；同步器(14)的信号输出端与计算机(15)的信号输入端相连，对采集到的图像实时存储；计算机(15)对图像进行后处理，得到温度分布。8.根据权利要求1所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，所述温敏漆层(101)的探针分子(104)具有激发波长和发射波长；所述低通滤光片(7)的工作波长与温敏漆层(101)的激发波长匹配；所述发射光通道的带通滤光片(10)的工作波长与温敏漆层(101)的发射波长匹配。9.根据权利要求5所述的一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置，其特征在于，优选的，所述激光光源(6)选用波段为460-465nm的led光源，由直流稳压电源供电；所述带通滤光片(10)的滤光波段为590-605nm。10.根据权利要求1至9任一项所述的基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量装置的测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、测试管路(2)及回路布置：采用直流稳压电源供电，将储液罐、齿轮泵、过滤器、
阀门、流量计、预热器、冷凝器依次相连，构成测试回路，在预热器和冷凝器之间加装测试管路(2)；步骤二、设备布置：将测试管路(2)沿长度方向均分为3-6个子区域，调节二维移动平台(16)，使片光(8)对准距离测试管路(2)入口最近的子区域，确定好激光光源(6)的位置；两台ccd相机(9)与激光光源(6)处于同一平面，沿拍摄子区域对称布置，并呈90度角；将激光光源(6)和ccd相机(9)的控制线连接到同步器(14)，再将ccd相机(9)的数据线和同步器(14)的控制线连接到计算机(15)；在激发光源(6)后加装低通滤光片(7)，在ccd相机(9)前加装带通滤光片(10)；步骤三、制备温敏漆和示踪粒子(103)：将探针分子(104)和粘合剂按质量比1:(2-3)配置，每1g探针分子(104)再使用10-15ml的无水乙醇充分震荡并混合均匀，制备成温敏漆；准备好示踪粒子(103)，分别使用丙酮溶液和蒸馏水对示踪粒子(103)进行超声清洗，确保其表面光洁且无附着杂质，之后使用等离子灰化处理掉残留在示踪粒子上的丙酮溶液；使用旋转喷涂法将制备好的温敏漆涂覆在示踪粒子(103)表面，喷涂厚度为1-2μm；喷涂完成后，室温静置4-6小时，之后放于烘箱，设置烘烤温度为60-80℃，固化后取出，完成涂覆有温敏漆层(101)的示踪粒子(103)的制备；步骤四、将步骤三得到的涂覆有温敏漆层(101)的示踪粒子(103)散布于测试管路(2)内，注满待测工质(3)，保证示踪粒子(103)均匀分布；采用水浴加热的方式进行加热，使测试管路(2)内的温度处处相等；使用热电偶测量并记录工质温度t
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和温敏探针分子发射的光强i
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，逐步升高水浴温度，得到多组t
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值；绘制t
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变化的曲线，使用最小二乘法拟合出两者的关联式；步骤五、开启回路循环，使示踪粒子(103)充分混合于流体内，开启激光光源(6)预热，待激发光稳定后，观察示踪粒子(103)，确保其在测试管路(2)内的流动跟随性；步骤六、根据激光光源(6)的位置调整直流稳压电源的输出电压，调整ccd相机(9)的焦距、光圈和曝光时间，确保拍摄画面清晰，位于中心位置，同时保证测温元件(1)的激发光强度不低于步骤四中的最低校准光强；步骤七、启动测试管路(2)底部的加热表面(4)以及步骤一布置好的回路，使测试管路(2)内流体形成稳定的循环，流动和传热达到平衡；将激光光源(6)对准待测的流场区域，该流场区域为一个二维平面(x,y)，开启激光光源(6)和ccd相机(9)，待光强稳定后，使用ccd相机(9)记录拍摄画面中由温敏探针分子(104)发射的光强i(x,y)，则相应的流体温度t(x,y)由下式计算：式中，a和b是步骤四测温元件校准过程中得到的常数；步骤八、使用二维移动平台(16)对激发光组件(11)进行横向方向和纵向方向的调节，改变测量的子区域，重复步骤七，完成管内全域温度测量。

技术总结
一种基于温敏漆技术的管内流体温度分布测量组装置及其测量方法，装置包括激发光组件，激发光组件发出激光穿透测试管路，由接收设备的信号输入端接收，接收设备的信号输出端将接收到的图像信息传输至采集与处理系统，对采集到的图像进行实时存储；基于校准实验确定的光强随温度变化的定量关系，计算机将CCD相机捕获到的光强进行处理分析，得到拍摄到的示踪粒子温度分布；其方法利用表面涂覆有温敏漆的示踪粒子作为测温元件，由于示踪粒子体积微小，且具有良好的流动跟随性，可以实时记录流体的空间位置，其表面温度可视为所在位置的流体温度，因而能够获取高空间分辨率的流体温度分布；本发明基于温敏漆技术易于操作，测量灵敏度高，测温范围广。测温范围广。测温范围广。


技术研发人员：刘璐 王腾 李育恩 王雪 闫家豪 毛灵金 董新宇
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/10/15