一、引言
我们知道现代的航空发动机一般都是涡扇发动机。而涡扇发动机的大致结构组成部分由前至后，依次为：风扇叶片、压气机、燃烧室、以及涡轮和尾喷管。随着航空发动机向高涵道比、高推重比、高涡轮进口温度方向发展，发动机热端部件的工作温度越来越高，特别是燃烧室中的燃气温度和燃气压力不断提高（目前军用涡扇发动机燃烧时温度已经达到摄氏度），发动机中如涡轮盘、涡轮叶片等部件将承受更加严酷的高温、高压的恶劣工作环境的考验。
F-35战机所用的F-发动机因此对发动机工作情况的全面监控和及时预警是当今时代，高性能发动机不可或缺的技术保障。对发动机热端温度场的实时探测，可以及时了解发动机的工作状态，及时发现发动机机体及内部的异常，这是保证飞行安全的一个重要保障。
涡扇发动机基本结构为了实时的探测发动机重要部位的温度变化情况，一般有接触式和非接触式两种测量方法，接触式测温方法在测量时需要与被测物体充分接触，达到热平衡之后，获取被测对象和传感器的平均温度，一般有热电偶、晶体、示温漆等；非接触式温度测量方法则是不需要与被测物体相接触而获取物体温度信息的方法，一般有荧光测温、红外辐射测温、光纤测温等。下面我们就来具体地看一看这些测量方法的特点与基本原理：
二、接触式测量方法
1、热电偶测温法
热电偶测温原理基于温差电效应，即两种不同成分的导体两端接合成回路，当两接合点存在温差时，回路内就会产生热电流，根据电流的大小不同，测量仪表就能够显示出所对应的温度值。根据加工以及安装方式的不同，热电偶又可以分为埋人式热电偶、薄膜热电偶以及火焰喷涂微细热电偶三种。
热电偶试件埋入式热电偶是先在被测物体表面加工开槽，再将热电偶埋入至沟槽中，进行等离子喷涂使之与基体结合。这种电偶制作工艺简单，但是由于要开槽，对被测表面温度场影响较大。火焰喷涂微细热电偶则是通过火焰喷涂涂层的方法，固定热电偶丝，进而测量温度。
后来随着薄膜技术的发展，采用电镀、真空蒸镀、真空溅等技术的薄膜热电偶应运而生。与埋藏式热电偶相比，薄膜热电偶采用薄膜沉积技术直接沉积在被测物表面，故对表面结构影响较小，不会对叶片的温度场产生干扰，比较适合高温转动物体表面温度的测量，比如涡轮等。
2、晶体测温技术
晶体测温技术源于苏联，其原理是被高能粒子辐照过的晶体会产生大量品格缺陷，这种缺陷可以通过高温退火来逐渐消除。物质的残余缺陷浓度与退火温度的有关，可通过测量残余缺陷浓度获取退火温度的信息。但残余缺陷浓度通过常规方法难以测定，所以需要通过建立残余缺陷浓度对物性的影响与退火温度的函数关系作为测温依据。
晶体测温技术具有微尺寸、微重量、非侵入性、无引线、测温上限高、精度高的特点，实际操作中其引起的温度局部扰动相对较小，在测温范围和方便性方面，比传统的热电偶测温方法更有优势。因此自前苏联提出这一技术之后，美国、德国等众多国家就开始了这一领域的研究，并将其广泛用于燃气涡轮叶片温度的测量。如美国开发的一种材料为3C-SiC的晶体测温技术，测量上限达℃。年德国西门子公司通过晶体测温技术监测商用涡轮GTX-热端部件温度数据，以此提升燃气轮机的性能。
3、示温漆测温技术
如今示温漆测温是航空发动机测温中非常重要的一种接触式测温方法。示温涂料在温度升高过程中会发生某些物理或者化学的反应，其分子构成改变导致颜色变化，通过观察颜色的变化，人们就能够知道所测部件表面的温度分布。
示温漆涂敷样例示温漆涂料可根据在变色后，能不能恢复到原来的颜色分为可逆与不可逆示温漆，航空发动机测温中一般使用的是不可逆的示温漆。根据随温度上升发生的变色次数，又可将示温漆分为单色与多色示温漆，变色次数越多，说明其中每一种颜色所指示的温度范围越小，所得到的测温结果精度越高。
涡扇发动机开加力的温度变化示温漆具有使用方便、成本低廉、使用温度范围广等优点，特别适合于涡轮叶片这种内部结构复杂、空间狭窄的物体的温度测量。但示温漆的缺点也是十分明显的。这种方法只能测量热端部件的最高温度，无法进行实时监测，温度分辨率低。同时示温漆的颜色变化会受到加热速度、时间、环境污染的影响，导致其测温精度低于一般的测温方法。
三、非接触式测量方法
1、荧光测温法
荧光测温法通过荧光光强、荧光光强比、荧光衰减等原理来实现温度测量的。其中荧光寿命型的测温效果最佳，应用最为广泛。其测温原理即：敏感材料受到激励光的照射使电子跃迁到高能级，当电子从高能级回到基态时会产生荧光辐射，当达到平衡状态时荧光放射稳定后，激励光消失后的荧光辐射衰减时间与荧光寿命有关。
荧光强度于温度对比荧光粉测温的方法最是早在年荧光灯的发展过程中被提出来的，但在年以后才得到真正的发展与应用。年美国荧光测温法测量了在~℃的喷涂火焰中涡轮叶片静态温度和旋转温度，证实了这种方法在涡轮叶片测量中的实用性。从此荧光测量法得到了飞速的发展。荧光测温法优点在于荧光寿命只与温度相关，且不受任何其它因素干扰，测温范围宽、重复性好、测温精度极高，不干扰被测表面温度场。
2、红外辐射测温
红外测温大家肯定都不陌生，最近的疫情抗争中，大家前不久肯定都看过一条新闻，即在公共场所放置的红外温度测量仪，连人放的屁都能准确的检测到。任何温度高于绝对零度的物体都会向周围发出红外辐射，并且温度越高的物体，辐射越强，通过收集被测物体表面发出的热辐射量就能得到温度分布信息，这就是红外测温度额基本原理。
根据测量的区域大小，辐射测温系统可以分为全场分析探测系统和逐点分析探测系统两种。逐点分析探测系统是获取较小区域的辐射信号，全场分析探测系统则是用红外成像镜头把物体的温度分布图像，成像在二维传感器阵列上，将物体能量转化为可视的温度图像来获得物体空间辐射场的全场分布。红外辐射测温是一种既不干扰表面也不干扰周围介质的表面温度测量方法，具有分辨率高、灵敏度高、可靠性强、响应时间短、测温范围广、测量距离可调等众多优点。
发动机红外特征最为明显四、总结
根据现代燃气涡轮发动机的基本原理，涡轮前的温度是制约发动机性能的关键因素。经过几十年的发展，人们几乎已经榨干了金属材料的耐高温性能。燃烧室与涡轮面临着越来越恶劣的工作环境。对发动机温度监测显得十分重要。也正是这一需求，众多的测温方法得到快速发展。总体来说，非接触式测温不接触被测物体，不会对被测物体的温度场产生干扰，响应速度快，是比较理想的测量检测方式。但是任何事物也都不是绝对的，还是要根据具体情况作出合理的选择。
联系电话：