一、引言
我們知道現代的航空發動機一般都是渦扇發動機。而渦扇發動機的大致結構組成部分由前至後，依次為：風扇葉片、壓氣機、燃燒室、以及渦輪和尾噴管。隨著航空發動機向高涵道比、高推重比、高渦輪進口溫度方向發展，發動機熱端部件的工作溫度越來越高，特別是燃燒室中的燃氣溫度和燃氣壓力不斷提高（目前軍用渦扇發動機燃燒時溫度已經達到2000攝氏度），發動機中如渦輪盤、渦輪葉片等部件將承受更加嚴酷的高溫、高壓的惡劣工作環境的考驗。
因此對發動機工作情況的全面監控和及時預警是當今時代，高性能發動機不可或缺的技術保障。對發動機熱端溫度場的實時探測，可以及時了解發動機的工作狀態，及時發現發動機機體及內部的異常，這是保證飛行安全的一個重要保障。
為了實時的探測發動機重要部位的溫度變化情況，一般有接觸式和非接觸式兩種測量方法，接觸式測溫方法在測量時需要與被測物體充分接觸，達到熱平衡之後，獲取被測對象和傳感器的平均溫度，一般有熱電偶、晶體、示溫漆等；非接觸式溫度測量方法則是不需要與被測物體相接觸而獲取物體溫度信息的方法，一般有螢光測溫、紅外輻射測溫、光纖測溫等。下面我們就來具體地看一看這些測量方法的特點與基本原理：
二、接觸式測量方法
1、熱電偶測溫法
熱電偶測溫原理基於溫差電效應，即兩種不同成分的導體兩端接合成迴路，當兩接合點存在溫差時，迴路內就會產生熱電流，根據電流的大小不同，測量儀表就能夠顯示出所對應的溫度值。根據加工以及安裝方式的不同，熱電偶又可以分為埋人式熱電偶、薄膜熱電偶以及火焰噴塗微細熱電偶三種。
埋入式熱電偶是先在被測物體表面加工開槽，再將熱電偶埋入至溝槽中，進行等離子噴塗使之與基體結合。這種電偶製作工藝簡單，但是由於要開槽，對被測表面溫度場影響較大。火焰噴塗微細熱電偶則是通過火焰噴塗塗層的方法，固定熱電偶絲，進而測量溫度。
後來隨著薄膜技術的發展，採用電鍍、真空蒸鍍、真空濺等技術的薄膜熱電偶應運而生。與埋藏式熱電偶相比，薄膜熱電偶採用薄膜沉積技術直接沉積在被測物表面，故對表面結構影響較小，不會對葉片的溫度場產生幹擾，比較適合高溫轉動物體表面溫度的測量，比如渦輪等。
2、晶體測溫技術
晶體測溫技術源於蘇聯，其原理是被高能粒子輻照過的晶體會產生大量品格缺陷，這種缺陷可以通過高溫退火來逐漸消除。物質的殘餘缺陷濃度與退火溫度的有關，可通過測量殘餘缺陷濃度獲取退火溫度的信息。但殘餘缺陷濃度通過常規方法難以測定，所以需要通過建立殘餘缺陷濃度對物性的影響與退火溫度的函數關係作為測溫依據。
晶體測溫技術具有微尺寸、微重量、非侵入性、無引線、測溫上限高、精度高的特點，實際操作中其引起的溫度局部擾動相對較小，在測溫範圍和方便性方面，比傳統的熱電偶測溫方法更有優勢。因此自前蘇聯提出這一技術之後，美國、德國等眾多國家就開始了這一領域的研究，並將其廣泛用於燃氣渦輪葉片溫度的測量。如美國開發的一種材料為3C-SiC的晶體測溫技術，測量上限達1 400℃。2003年德國西門子公司通過晶體測溫技術監測商用渦輪GTX-800熱端部件溫度數據，以此提升燃氣輪機的性能。
3、示溫漆測溫技術
如今示溫漆測溫是航空發動機測溫中非常重要的一種接觸式測溫方法。示溫塗料在溫度升高過程中會發生某些物理或者化學的反應，其分子構成改變導致顏色變化，通過觀察顏色的變化，人們就能夠知道所測部件表面的溫度分布。
示溫漆塗料可根據在變色後，能不能恢復到原來的顏色分為可逆與不可逆示溫漆，航空發動機測溫中一般使用的是不可逆的示溫漆。根據隨溫度上升發生的變色次數，又可將示溫漆分為單色與多色示溫漆，變色次數越多，說明其中每一種顏色所指示的溫度範圍越小，所得到的測溫結果精度越高。
示溫漆具有使用方便、成本低廉、使用溫度範圍廣等優點，特別適合於渦輪葉片這種內部結構複雜、空間狹窄的物體的溫度測量。但示溫漆的缺點也是十分明顯的。這種方法只能測量熱端部件的最高溫度，無法進行實時監測，溫度解析度低。同時示溫漆的顏色變化會受到加熱速度、時間、環境汙染的影響，導致其測溫精度低於一般的測溫方法。
三、非接觸式測量方法
1、螢光測溫法
螢光測溫法通過螢光光強、螢光光強比、螢光衰減等原理來實現溫度測量的。其中螢光壽命型的測溫效果最佳，應用最為廣泛。其測溫原理即：敏感材料受到激勵光的照射使電子躍遷到高能級，當電子從高能級回到基態時會產生螢光輻射，當達到平衡狀態時螢光放射穩定後，激勵光消失後的螢光輻射衰減時間與螢光壽命有關。
螢光粉測溫的方法最是早在1937年螢光燈的發展過程中被提出來的，但在1988年以後才得到真正的發展與應用。1990年美國螢光測溫法測量了在700~1000℃的噴塗火焰中渦輪葉片靜態溫度和旋轉溫度，證實了這種方法在渦輪葉片測量中的實用性。從此螢光測量法得到了飛速的發展。螢光測溫法優點在於螢光壽命只與溫度相關，且不受任何其它因素幹擾，測溫範圍寬、重複性好、測溫精度極高，不幹擾被測表面溫度場。
2、紅外輻射測溫
紅外測溫大家肯定都不陌生，最近的疫情抗爭中，大家前不久肯定都看過一條新聞，即在公共場所放置的紅外溫度測量儀，連人放的屁都能準確的檢測到。任何溫度高於絕對零度的物體都會向周圍發出紅外輻射，並且溫度越高的物體，輻射越強，通過收集被測物體表面發出的熱輻射量就能得到溫度分布信息，這就是紅外測溫度額基本原理。
根據測量的區域大小，輻射測溫系統可以分為全場分析探測系統和逐點分析探測系統兩種。逐點分析探測系統是獲取較小區域的輻射信號，全場分析探測系統則是用紅外成像鏡頭把物體的溫度分布圖像，成像在二維傳感器陣列上，將物體能量轉化為可視的溫度圖像來獲得物體空間輻射場的全場分布。紅外輻射測溫是一種既不幹擾表面也不幹擾周圍介質的表面溫度測量方法，具有解析度高、靈敏度高、可靠性強、響應時間短、測溫範圍廣、測量距離可調等眾多優點。
四、總結
根據現代燃氣渦輪發動機的基本原理，渦輪前的溫度是制約發動機性能的關鍵因素。經過幾十年的發展，人們幾乎已經榨乾了金屬材料的耐高溫性能。燃燒室與渦輪面臨著越來越惡劣的工作環境。對發動機溫度監測顯得十分重要。也正是這一需求，眾多的測溫方法得到快速發展。總體來說，非接觸式測溫不接觸被測物體，不會對被測物體的溫度場產生幹擾，響應速度快，是比較理想的測量檢測方式。但是任何事物也都不是絕對的，還是要根據具體情況作出合理的選擇。