CN101319935A - 一种高频感应加热的测温装置及其测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频感应加热的测温方法，其特征在于它包括以下步骤：A.根据环状线圈的位置，确定测量区域的中心位置；B.将红外测温传感器固定在测量区域的中心位置正上方，测量头正对中心位置；C.调整红外测温传感器到工作状态；D.给传感器通电，在加热时读取传感器输出的电信号；E.将电信号转化为温度信号。采用本发明的测温装置和测温方法对高频感应加热进行即时的温度检测，经电脑计算处理，把得到的电信号转化为温度信号加以显示并对高频感应的输出功率形成反馈控制，有利于高频感应加热均匀平稳地进行。本发明的优点在于结构简单，便于操作，能够即时准确测量温度。

Description

一种高频感应加热的测温装置及其测温方法

技术领域：

本发明涉及高频感应加热领域，特别涉及一种高频感应加热的测温装置及其测温方法，用于一种以环状线圈对平面钢板高频感应加热的温度测量。

背景技术：

在钢结构制造业中，常常涉及到钢板曲面成形的问题。例如在船舶建造行业，需要对船体的外板进行曲面成形加工。现在常用的工艺方法，是采用火焰在钢板表面局部加热和跟踪水冷，使钢板在约束条件下热胀冷缩而产生变形，俗称水火弯板。此种工艺方法，生产效率低，加工时间长，质量波动大，依赖于技术工人的手工操作，而且对工作环境产生污染。

国外船厂如日本、韩国重视数控板材曲面成形设备的开发，加热热源采用高频感应方式，已有少量设备用于船舶钢板曲面成形。作为一种新型的加热方式，高频感应加热具有加热效率高、可控性好、环境污染小等优点，易于实现自动控制。

高频感应加热时，为了提高钢板成形精度和自动成形加工的可再现性，以及避免局部温度过高，影响钢材的机械性能，需要将钢板加热温度控制在一定的范围里面。对局部加热区进行测温，然后对温度进行反馈控制，使温度处于可控状态，可以减小热应力和应变的波动值，提高钢板曲面成形的精度和质量。测温的方法与高频感应加热的具体用途、感应线圈的形状以及温度检测的工具都有关系。在高频感应电源以环状线圈对平面钢板加热的应用中，现有技术中通常不进行温度测量，存在加热不均匀的缺点。

发明内容：

本发明的一个目的是提供一种高频感应加热的测温装置，能够即时准确测量环状线圈对平面钢板加热过程中平面钢板的温度变化，使得高频感应加热得以均匀进行。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高频感应加热的测温装置，包括加热环状线圈，其特征在于该加热环状线圈上方设有红外测温传感器，该传感器与控制系统连接，控制系统与高频感应电源连接，高频感应电源与加热环状线圈连接。

本发明的另一个目的是提供一种高频感应加热的测温方法，能够即时准确测量环状线圈对平面钢板加热过程中平面钢板的温度变化，使得高频感应加热得以均匀进行。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高频感应加热的测温方法，其特征在于它包括以下步骤：A、根据加热环状线圈的位置，确定测量区域的中心位置；B、将红外测温传感器固定在测量区域的中心位置正上方，测量头正对中心位置；C、调整红外测温传感器到工作状态；D、给红外测温传感器通电，在加热时读取传感器输出的电信号；E、将电信号转化为温度信号。根据本发明的一个实施例，将上述得到的温度信号传送给控制系统，由控制系统控制高频感应电源输出的加热功率。

采用本发明的测温装置和测温方法对高频感应加热进行即时的温度检测，经电脑计算处理，把得到的电信号转化为温度信号加以显示并对高频感应的输出功率形成反馈控制，有利于高频感应加热均匀平稳地进行。本发明的优点在于结构简单，便于操作，能够即时准确测量温度。

附图说明：

图1为环状线圈高频感应加热示意图

图2为本发明的测温方法的流程图

图3为根据本发明一个实施例的测温装置的示意图

图4为根据本发明另一个实施例的测温装置的示意图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

平面钢板在以环状线圈高频感应加热的作用下，由于热应力而逐渐产生变形，在加热环状线圈7的底平面和钢板9之间距离会发生变化，见图1。选取测量点不同，所测的温度也不同，在不同的曲面上运行时，环状线圈7中心温度变化较小，因此选取加热环状线圈7的中心作为温度的测量点，测量区域保证在线圈环状内部。

本测量方法以红外测温传感器6作为温度检测工具，测量流程如图2所示。

A.确定测量区域的中心位置。测量区域的中心位置，也就是环状线圈7的中心。可以采用以下方法来确定环状线圈7的中心。水平放一平板，板上平铺一张白纸，将环状线圈7平放在白纸上。环形线圈可以是圆形、正多边形或多边形。对于多边形线圈来说，在白纸上给多边形线圈的任意一条边做中垂线，给多边形相临的一条边做中垂线，白纸上两条中垂线的交点就是我们要找的测量区域的中心。对于圆形线圈来说，在白纸上给圆形线圈的任意一条弦做中垂线，然后给圆形的不平行于第一条弦的另一条弦做中垂线，白纸上两条中垂线的交点就是我们要找的测量区域的中心。

B.固定红外测温传感器到要求的位置。根据红外测温传感器的安装要求，将其固定在步骤A得到的白纸上划出的测量区域的中心位置的正上方，测量头要正对步骤A中找到的中心，并要求保证其与加热线圈的相对位置在任何时候都不能变，高度适当。

C.调整红外测温传感器到工作状态。按照红外测温传感器的使用要求，将传感器感应的目标区域全部调节到感应环状线圈7的内部，并使感应目标区域的中心与第一步在白纸上划出的中心位置重合。若无法重合，则转到步骤B重新调整传感器高度。调节好后将白纸去除。按加热材料的性质，给传感器加上合适的补偿电压。将传感器所有电缆正确连接。

D.给传感器通电，将环状线圈7移到要加热的位置，加热并读取数据。接通电源后，将环状线圈7移动到钢板9上需要加热的位置，加热，同时读取测量数据，以备下一步处理。

E.对照红外测温传感器技术指标，将电信号转化为温度信号。

按照给定的函数关系，将电信号转为温度信号。比如传感器感应范围是0-1000℃，对应为线性输出4-20毫安，那么，传感器输出A毫安时的温度T为：T＝(A-4)*(1000-0)/(20-5)＝62.5*(A-4)度。通过计算机计算处理显示，对环状线圈的高频感应电源的输出功率进行反馈控制。

一般情况下，第A、B、C步只在初次测量时或经过一段时间的使用后，才需要进行调整。调整后，日常测量主要是重复第D步和第E步。本方法为高频感应在平面钢板通过热应力形成曲面的应用中，提供了一种实时跟踪钢板表面加热温度的平台，从而可以使加热的动态过程通过随时调整而趋于稳定，形成真正的闭环控制。

有时传感器不方便安装，可以将传感器的检测头6通过光纤引出来，将检测头6安装到相应位置，而把传感器的变送器4安装在方便的位置，两者通过光纤连接后，不影响测量精度。对于不需配光纤的传感器，检测头和变送器是做在一起的。

本发明的测温装置和测温方法主要用于测量环状线圈对平面钢板加热过程中平面钢板的温度变化，然后将其送到控制系统，进行加热温度的控制。

图3和图4为两种测温装置的示意图。其中1为传感器的电缆，用来供电并给电脑传输数据。2是电脑，用来处理数据并显示或作其它用处。3为光纤，将检测头检测到的红外信号传递给传感器的变送器。4为传感器的变送器，将检测头送来的红外信号转化为电信号。5支架，保证传感器检测头与感应线圈的相对位置一定。6传感器的探测头。7加热环状线圈，用来给钢板加热。8红外检测头的检测区域，在测温时，这个区域要调整在加热线圈的内部，为保证测量精度，它的中心要与线圈的中心重合。10传感器，即检测头和变送器是做在一起的。

在支架5和变送器4以及检测头6安装好后，将相关电缆连接好。检查所有连接无误，即可通电测量。根据要求，传感器将区域8的红外信号采集并传输到变送器4，由变送器4将温度信号转化成电信号，并经过电缆1将电信号传输给电脑2，经过电脑处理后，对加热温度加以显示并对高频感应电源输出功率形成反馈控制。

Claims (5)

1、一种高频感应加热的测温装置，包括加热环状线圈，其特征在于该加热环状线圈上方设有红外测温传感器，该传感器与控制系统连接，控制系统与高频感应电源的输出功率连接，高频感应电源与加热环状线圈连接。

2、一种高频感应加热的测温方法，其特征在于它包括以下步骤：A、根据加热环状线圈的位置，确定测量区域的中心位置；B、将红外测温传感器固定在测量区域的中心位置正上方，测量头正对中心位置；C、调整红外测温传感器到工作状态；D、给红外测温传感器通电，在加热时读取传感器输出的电信号；E、将电信号转化为温度信号。

3、如权利要求2所述的高频感应加热的测温方法，其特征在于该方法还包括将上述得到的温度信号传送给控制系统，由控制系统控制输出到环状线圈的加热功率。

4、如权利要求3所述的高频感应加热的测温方法，其特征在于该方法还包括控制系统将温度信号显示出来。

5、如权利要求4所述的高频感应加热的测温方法，其特征在于环形线圈为圆形、正多边形或多边形。

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