3-77  薄膜热电偶在炸药切削试验中的应用

刘  维  柏  平

膜热电偶是一种先进的测量瞬变温度的传感器。广泛应用在内燃机活塞顶面和燃烧室壁面、枪炮膛内壁等瞬态温度测试中。

在炸药切削温度试验中所应用的膜热电偶，与传统人工热电偶测量系统的不同之处在于测温刀片的热电偶形式、结构。图1为薄膜热电偶的刀片分解图，绝缘膜和热电极材料采用多弧离子镀技术直接蒸镀到高速钢刀片，刀片分为上下两部分，结合面分别先镀SiO₂绝缘膜，而后在下半部分镀有绝缘膜的表面上再镀上薄膜状热电极材料，两热电偶薄膜在刀尖处重合，形成0.8 mm×3 mm的热结点，采用标准丝式K型热电偶将薄膜热电偶的冷端引至室温处，引出电极为f0.2 mm，与薄膜热电偶电极的连接采用导电胶粘结。该薄膜热电偶热结点热容量小，响应速度快，时间常数小于0.8 ms；线性好，在0~600℃内线性拟合误差小于0.32%；灵敏度较高，可达20.9 µV/℃。

整个炸药切削温度测量系统由测温仪、信号调理器和数据显示、处理系统组成。测温刀头中的热电偶将感应到的温度信号转变成电压信号，经信号调理器进行滤波、补偿、放大等处理，经过PCI9118DG采集卡进行A/D转换后由计算机处理得到切削温度测量结果。

炸药切削温度试验采用单因素影响试验，用主偏角Κ_r为45°和75°的测温刀片，在固定切削速度、切削深度、进给量中的两个因素的条件下，改变另一个因素，测试切削温度变化情况。同时为考察炸药切削过程中切削速度、切削深度、进给量和刀具主偏角等主要因素对切削温度的影响主次，还采用正交试验法进行多因素影响试验。由于对炸药切削机理认识不足，多因素试验的影响因素取4因素：切削速度、切削深度、进给量和刀具主偏角，每个因素分别取3个水平，刀具主偏角取两个水平。

通过对单因素试验温度数据的分析可知，随着切削参数的增大，特别是切削速度和进给量的增加，温度逐渐趋于稳定；当切削参数进一步增大，温度升高到大于炸药材料的软化点后，材料的软化减弱了刀具与炸药间的摩擦，使得切削温度有所下降。针对多因素正交试验数据，进行上述因素对切削温度影响主次分析，从分析结果可知，4个因素对炸药切削温度的影响主次随着炸药自身材料的变化而有所变动；同时运用多元线性回归分析方法对数据进行处理，初步推导出炸药切削温度的经验公式。