寬帶功率放大器在熱流傳感器動態特性測試與標定實驗中的應用

　　圓箔式熱流傳感器（又名戈登計）應用廣泛，兼具量程大、線性度好、壽命長的優勢，在航空航天等環境中作用關鍵。風洞實驗用于模擬高速飛行器的氣動載荷與熱負荷，而熱通量（熱流密度）指單位時間通過單位面積的熱量，能清晰描述熱量傳遞，其分布評估對飛行器熱學性能優化、熱防護系統設計至關重要。隨著高速飛行器提速，高超聲速風洞試驗已達毫秒級、兆瓦/平方米級熱通量水平，對戈登計的動態性能和量程提出了更高要求。

　　實驗名稱：基于激光法的圓箔式熱流傳感器動態特性測試與標定實驗

　　實驗原理：戈登計因存在熱慣性被視為一階系統，其階躍響應時間常數是熱通量差值達穩定與初始差值63.2%的時間，脈沖響應時間常數是熱通量差值降至zui大與初始差值36.8%的時間；熱通量與激光參數呈線性關系，階躍激勵下激光功率與穩定熱通量正相關，受涂層吸收率、傳感器受熱面積影響，脈沖激勵下激光功率和脈沖寬度均與熱通量正相關，二者共同決定脈沖能量，能量越高則熱通量越大；此外，康銅材料熱擴散系數隨溫度略增且與時間常數成反比，會使熱通量增大時傳感器時間常數減小。

　　實驗框圖：

　　實驗實拍圖：

　　實驗過程：

　　1.搭建熱流動態標定平臺，核心包含激光產生、信號調制（波形發生器+寬帶放大器）、光束整形、信號調理、數據采集（示波器）及水冷冷卻等模塊，保障實驗穩定開展。

　　2.對激光束進行測試驗證：通過連續激光測試確認其強度穩定性，通過脈沖激光測試驗證功率與脈寬和輸出能量的線性關系，同時測試脈沖激光上升時間，確保激光信號不影響實驗結果。

　　3.開展動態測試實驗：階躍響應實驗中，調整不同激光功率，分析其與傳感器穩定熱通量、時間常數的關系；脈沖響應實驗中，搭配不同激光功率和脈沖寬度，探究參數與熱通量、時間常數的關聯，明確理想脈沖激勵條件。

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圖：ATA-1000系列寬帶放大器指標參數

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