可調(diào)諧二極管激光吸收光譜( TDLAS) 技術(shù)可用于氣體溫度的高精度快速測量，但目前TDLAS 技術(shù)研究一般集中在正壓范圍，真空環(huán)境下該技術(shù)的應(yīng)用研究較少。本文利用波長調(diào)制法對TDLAS 進(jìn)行真空下溫度測量的溯源性和誤差進(jìn)行了實驗研究并進(jìn)行不確定度分析。實驗以一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計作為標(biāo)準(zhǔn)，以高精度恒溫槽作為溫源，采用自研的真空下溫度校準(zhǔn)裝置，選取C2H2分子6558 cm^-1附近處譜線對進(jìn)行真空下的溫度測量。實驗結(jié)果表明：在中低溫范圍內(nèi)，采用C2H2作為分析氣體，TDLAS 測溫具有良好的穩(wěn)定性和靈敏度，同一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的誤差不超過±0.2℃，測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U= 0.24℃，k = 2。

　　隨著我國航天技術(shù)、飛行器載入技術(shù)的發(fā)展，真空環(huán)境試驗、真空熱處理、特別是航天器真空熱試驗成為一項非常重要的試驗驗證工作，其中真空環(huán)境下某些基本參數(shù)的測量尤其是溫度的測量成為上述研究的關(guān)鍵測試技術(shù)。但是到目前為止，航天器真空熱試驗中溫度的測量基本上還是采用傳統(tǒng)的接觸式測溫技術(shù)，其中熱電偶溫度測量系統(tǒng)應(yīng)用十分普遍，但隨著航天科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的溫度傳感器測溫技術(shù)存在“常壓校，真空用”的問題，在真空下溫度測量中應(yīng)用存在一定的局限性和不確定性，如高真空環(huán)境會導(dǎo)致溫度傳感器的表面解吸、不同氣體組分導(dǎo)致傳感器的熱響應(yīng)改性; 熱電勢信號較小，當(dāng)信號采集處理單元安裝在真空室外，連接測量點和信號處理單元間的熱偶電纜比較長，噪聲會對高精度的測量產(chǎn)生不利影響。上述現(xiàn)象表明：當(dāng)采用常壓下校準(zhǔn)的溫度傳感器測量真空環(huán)境的溫度存在溯源比較鏈斷裂、真空效應(yīng)導(dǎo)致溫度傳感器熱電效應(yīng)發(fā)生變化等不可預(yù)知的問題。因此發(fā)展先進(jìn)的、準(zhǔn)確的、有效的空間真空環(huán)境下溫度測量技術(shù)有著明確的、長遠(yuǎn)的、重大的民用和軍事應(yīng)用背景。

　　基于上述原因，考慮真空和常壓下溫度測量存在差異，近年來，可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)在氣體溫度測量中得到應(yīng)用，可測量氣體分子振- 轉(zhuǎn)溫度。由能量均分定律和分子各自由度平衡理論可知，除了一些瞬態(tài)過程分子振-轉(zhuǎn)溫度與平動溫度時刻保持平衡，因此TDLAS 測溫可保證真空下溫度測量的溯源性，作者針對TDLAS 在真空環(huán)境下溫度測量的應(yīng)用進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬。并基于前期的理論分析成果，本文采用自行研制的真空下溫度校準(zhǔn)系統(tǒng)和TDLAS 溫度測量系統(tǒng)，以一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計作為標(biāo)準(zhǔn)，以高精度恒溫槽作為溫源，通選取C2H2分子6558 cm ^-1 附近處譜線對，進(jìn)行TDLAS 在不同真空度的溫度測量與校準(zhǔn)進(jìn)行了實驗研究，為真空下溫度測量的溯源問題提供實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)手段。

3、總結(jié)

　　當(dāng)采用常壓下校準(zhǔn)的溫度傳感器測量真空環(huán)境的溫度存在“常壓校，真空用”的問題導(dǎo)致溯源比較鏈斷裂，同時存在真空效應(yīng)導(dǎo)致溫度傳感器熱電效應(yīng)發(fā)生變化等不可預(yù)知的問題。TDLAS 可測量氣體分子振-轉(zhuǎn)溫度。由能量均分定律和分子各自由度平衡理論可知，除了一些瞬態(tài)過程分子振-轉(zhuǎn)溫度與平動溫度時刻保持平衡，因此TDLAS 測溫可保證真空下溫度測量的溯源性。本文利用波長調(diào)制法對TDLAS 測量真空環(huán)境下氣體分子振-轉(zhuǎn)溫度的進(jìn)行了實驗研究并進(jìn)行不確定度分析。實驗以一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計作為標(biāo)準(zhǔn)，以高精度恒溫槽作為溫源，采用自研的真空下溫度校準(zhǔn)裝置，選取C2H2分子6558 cm^-1附近處譜線對進(jìn)行真空下的溫度測量。

　　實驗結(jié)果表明： ①TDLAS 溫度測量受真空度變化影響較小，在真空下進(jìn)行溫度測量從理論和實驗結(jié)果上不存在溯源性問題。②在中低溫范圍內(nèi)，采用C2H2作為分析氣體，TDLAS 測溫具有良好的穩(wěn)定性和靈敏度，同一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的誤差絕對值不超過0.2℃，測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U = 0.24℃，k = 2。因此，TDLAS 溫度測量技術(shù)有望發(fā)展成真空下溫度測量的有效手段和工作標(biāo)準(zhǔn)。