有限差分逼近法的瞬态高温外推实验研究★

贾晓雯，郝晓剑，周汉昌

（中北大学 电子测试技术国防科技重点实验室，山西 太原 030051）

0 引言

分离变量法属于外推法理论，所谓外推法，就是已知被测物一个面的温度，运用传热学原理推导出被测物另一个面的温度。因为在高温、高压、高速和高冲击的恶劣环境中，测试温度并不容易，如枪炮膛内火药气体的温度，火箭燃气射流的温度等等，这些温度无法进行直接测试，所以温度外推就显得尤为重要。外推法的研究和应用早在20世纪40年代就开始了，当时联邦德国国防军试验基地在测试武器身管温度分布时，就是用图解法外推出膛壁温度[1]。此后，外推技术又有了进一步的发展，采取了分析法和分离变量法外推。美国的Hurray Imber 和 Jamal Kuan等人发表多篇论文，阐述了分析外推法及影响其精度的一些因素[2]。分离变量法对黑体腔膜层厚度要求较高，当膜层厚度太小时，用分离变量法外推出的结果是错误的。而有限差分法不存在这种情况，而且外推结果较为合理。

1 蓝宝石光纤黑体腔温度传感器测试系统组成及工作原理

蓝宝石光纤黑体腔温度传感器测试系统主要由黑体腔、蓝宝石光纤、锥形光纤、ST连接器、耦合模块、传输光纤、窄带低噪声光电探测器和数据处理模块等组成，装置示意图如图1所示。

在实际测温时，将黑体腔置于被测物测温点上，黑体腔发出波长为λ的热辐射信号，热辐射信号通过锥形光纤传导至耦合模块，ST连接器起到连接蓝宝石光纤与锥形光纤的作用，使得信号能够顺利传输，耦合模块可以使热辐射信号减少衰减，使信号最大限度地远距离传输。……