钛合金因具有高比刚度、高比强度以及耐腐蚀等优异性能而成为航空发动机减轻结构重量、提高推重比不可或缺的轻质材料,进而在当今先进航空发动机风扇叶片、导向叶片、涡轮盘以及其它核心部件制造中被普遍使用。但是,由于其在高温、高摩擦等服役条件下容易导致“钛火”事故的发生,造成发动机在几秒内烧毁,而限制了它的实际应用范围。温度是钛起火过程中的一个重要标志,对航空发动机的前期研制、中期试验、后期生产和使用维护至关重要。红外测温方法对钛合金起火瞬态变化的温度测量具有较高的准确性,已经在相关领域得到了广泛使用。本论文针对航空发动机领域的预防“钛火”的需求,利用氧-乙炔焰点燃钛合金来模拟钛起火事故的发生,准确并实时的测量钛合金起燃过程中的温度。主要研究内容如下:(1)分析了传统的接触式测温方法和广泛使用的红外测温方法的优缺点,选择采用红外测温方法中的亮度测温来进行钛合金起燃过程中温度测量。根据辐射测温基本定理、波长敏感度和气体对红外信号吸收理论,进行了红外测温的波长选择,确定通过近红外双波段分别测量高低温度段的辐射强度来进行温度测量。(2)根据钛合金起燃过程中的辐射强度和发射率测量原理,设计了红外温度测量系统。该系统包括共光路系统设计、精密的机械机构设计和高速数据采集电路系统设计,保证了辐射信号的正确接收和转换,并能与PC机进行交互。通过基于图形化的编程软件Labview进行系统的软件设计,利于数据的显示与分析。(3)针对钛合金起燃测温系统的具体应用环境中的可能误差来源,提出了对应的修正方法,提高了测量精度;结合所搭建的测量系统阐述了辐射强度和发射率的测量方法;同时,提出了分析钛合金起燃点温度特征信号的提取算法。(4)选定钛合金TC4(Ti-6Al-4V)作为实验材料,针对钛合金起燃过程,将整个实验分为高温氧化实验和氧-乙炔焰点燃实验,分别实验并进行温度测量。通过实验结果分析,得到该温度监测系统温度测量范围在500~2000oC,高温氧化阶段(500~900oC)范围内温度测量不确定度为1oC;起燃阶段的温度变化范围为1653.4~1857.1oC;并测得钛合金起燃点的温度为1680.9oC,不确定度为1.3%。最后将该系统的测温原理扩展应用到制造极高功率激光系统部件的磷酸二氢钾(KDP)晶体切削过程热成像温度测量,为KDP的精密加工提供了数据支持和指导作用。