基于钼铼合金的超声导波温度传感器设计

肖旭东， 杨 录， 刘康驰， 薛程颢， 李景林

(中北大学 信息与通信工程学院，山西 太原 030051)

0 引 言

高温测量在航天、材料、能源、冶金等领域中占有极重要地位[1]。现阶段，工业中的测温方式主要包括热电偶和辐射温度计。热电偶具有灵敏度与精确度高的优点，但应用场景不够灵活，难以实现连续的在线检测和控制。辐射温度计则在测量范围、数据处理和数字显示方面都有很大改进，但实现精确测量容易受烟气、雾气等的影响[2]。相较上述测温手段，超声测温的环境适应性强，应用场景灵活，可以满足在线控制与测温环境多样性的需要， 特别是在恶劣的高温环境中。

超声波测温技术是利用超声波在介质中的波速与介质温度之间的关系来实现测温。国外学者对于超声波测温技术的研究已经很深入。早在120年前，Mayer就测量出了1 000 K以上高温气体中的声速[1～3]。20世纪90年代，Wilkins S C采用单晶钨代替加针多晶钨作检测元件，可以测量高达3 000 ℃的温度[3]；Varela D W利用微型计算机作为测温系统的控制单元，可以测量加热炉中从室温到3 000 ℃的烟气温度，标志着超声测温技术已发展到工业和实验室中[4]。

国内对超声波测温技术的具体应用研究较少，近几年的发展速度也较慢。其中，华中科技大学的何其伟、於正前等人设计了一种炉膛速度场声学检测装置，实现了炉膛温度场的检测与重建[5]。 华北电力大学的沈国清、安连锁等人介绍了声学方法测量烟气温度的基本原理，使用费马原理对二维温度分布图及其重建进行了探讨[6]。……