李 欣， 梁晓波， 高云端， 黄漫国， 崔晓红， 张守超

(1.航空工业北京长城航空测控技术研究所，北京 101111； 2.状态监测特种传感技术航空科技重点实验室，北京 101111；3.天津城建大学 理学院，天津 300384)

由于晶体测温技术具有测温精度高、测温范围广、无源无引线、微型化及可分布测温等特点，对于高速旋转部件、复杂结构件和封闭空间等特殊环境下的测温具有显著优势，特别适用于航空发动机涡轮叶片、高速飞行器热防护层等表面温度测量[1-3]。

晶体测温技术源于晶体辐照肿胀效应，常用基质材料为金刚石和碳化硅(SiC)晶体。中子辐照SiC晶体会产生诸多缺陷，例如空位、间隙原子，以及它们的团簇、位错环，甚至会使晶体发生非晶化。辐照缺陷的活化能谱从几分之一到几个电子伏特，并且连续。缺陷的消除与热处理温度和时间直接相关，不同热处理过程可以消除不同的缺陷。宏观上辐照缺陷的最重要的表现形式之一是晶格肿胀和晶格排列无序度增加，晶体温度传感器正是利用了辐照缺陷引起SiC晶体晶面间距变大及晶面衍射峰半高宽变大(Full Width at Half Maximum，FWHM)，经过热处理后，随着缺陷的消除，晶面间距和FWHM逐渐回复到未辐照的数值，建立晶格肿胀回复率和退火温度之间，以及FWHM和退火温度之间对应关系。美国LG Tech-Link公司[4]、国内沈阳发动机研究所[2]、中国航发四川燃气涡轮研究院[3]和天津大学[5]等单位均开展了晶体测温技术研究，开发出Uniform Crystal Temperature Sensor (UCTS)和FWHM Crystal Temperature Sensor等晶体温度传感器。笔者所在单位对晶体温度传感技术及工作原理开展了深入研究，开发的晶体温度传感器平面尺寸为0.2 mm×0.2 mm，测温上限达1450 ℃。……