宽带功率放大器在热流传感器动态特性测试与标定实验中的应用

圆箔式热流传感器（又名戈登计）应用广泛，兼具量程大、线性度好、寿命长的优势，在航空航天等极端环境中作用关键。风洞实验用于模拟高速飞行器的气动载荷与热负荷，而热通量（热流密度）指单位时间通过单位面积的热量，能清晰描述热量传递，其分布评估对飞行器热学性能优化、热防护系统设计至关重要。随着高速飞行器提速，高超声速风洞试验已达毫秒级、兆瓦/平方米级热通量水平，对戈登计的动态性能和量程提出了更高要求。

实验名称：基于激光法的圆箔式热流传感器动态特性测试与标定实验

实验原理：戈登计因存在热惯性被视为一阶系统，其阶跃响应时间常数是热通量差值达稳定与初始差值63.2%的时间，脉冲响应时间常数是热通量差值降至最大与初始差值36.8%的时间；热通量与激光参数呈线性关系，阶跃激励下激光功率与稳定热通量正相关，受涂层吸收率、传感器受热面积影响，脉冲激励下激光功率和脉冲宽度均与热通量正相关，二者共同决定脉冲能量，能量越高则热通量越大；此外，康铜材料热扩散系数随温度略增且与时间常数成反比，会使热通量增大时传感器时间常数减小。

实验框图：

实验实拍图：

实验过程：

1.搭建热流动态标定平台，核心包含激光产生、信号调制（波形发生器+宽带放大器）、光束整形、信号调理、数据采集（示波器）及水冷冷却等模块，保障实验稳定开展。

2.对激光束进行测试验证：通过连续激光测试确认其强度稳定性，通过脉冲激光测试验证功率与脉宽和输出能量的线性关系，同时测试脉冲激光上升时间，确保激光信号不影响实验结果。

3.开展动态测试实验：阶跃响应实验中，调整不同激光功率，分析其与传感器稳定热通量、时间常数的关系；脉冲响应实验中，搭配不同激光功率和脉冲宽度，探究参数与热通量、时间常数的关联，明确理想脉冲激励条件。

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