段向港, 郝晓剑,2*

(1.中北大学 电子测试技术国家重点实验室， 太原 030051; 2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室， 太原 030051)

引 言

热电偶由于性能稳定、经济耐用和测温范围广等优点，广泛应用于生产生活各个领域，其测量结果及精度与热电偶的动态特性密切相关。时间常数作为热电偶动态特性最重要的指标，是判断热电偶质量和使用范围的重要物理量，因此对其准确测量尤为重要[1 -4]。传统的投入实验法、热风洞法具备操作方便、可重复度高的优点，但是也存在机械结构速度慢，会产生人为的不可避免误差等一系列缺点[5-6]。激光是一种特殊的可控电磁波，TASHIRO等学者首次将其用于传感器的动态校准中[7]，其后WANG，YANG等人不断完善测试理论，为热电偶时间常数测量提供了一种新的测试方法[8-9]。激光具有能量极高(通过光学聚焦，汇聚一点的激光能量可大于1012W/cm2)、上升时间短等显著优点，采用激光激励热电偶可获得较为理想的阶跃温升信号，保证了热电偶的均匀加热[10]。

本文中采用上升时间5μs、功率500W的大功率半导体激光器，分析了测试热电偶时间常数的理论基础，采用反馈控制激光功率的方法，产生稳定的阶跃温升信号，通过限定激光器功率大小，成功测量出OMEGA公司的4支热电偶的时间常数，为准确测量热电偶的时间常数提供参考[11-14]。

1 热电偶时间常数的理论基础

由于影响热电偶时间常数测试的因素很多且复杂，这些因素不能量化用于公式推导，因此难以用理论计算的方法获得准确的数值[15-16]。……