CN102261963A - 用于高温物体的热检测跟踪装置 - Google Patents

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Inventor
谷硕
薛根山
王林建
李立强
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Baosteel Industrial Furnace Engineering Technology Co., Ltd.
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Shanghai Baosteel Industry Inspection Corp
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Abstract

本发明涉及应用热电元件的温度测量设备领域，具体为一种用于高温物体的热检测跟踪装置。一种用于高温物体的热检测跟踪装置，包括数据采集芯片(1)和热电偶(2)，数据采集芯片(1)的信号输入端连接热电偶(2)的信号输出端，其特征是：还包括隔离层(11)、相变层(12)、保温层(13)、冷却层(21)和遮蔽罩(3)，数据采集芯片(1)的外表面包裹隔离层(11)，隔离层(11)外设有相变层(12)，相变层(12)外设有保温层(13)，热电偶(2)的外侧包裹冷却层(21)，热电偶(2)的热电极端在测量当地炉气温度时采用遮蔽罩遮盖。本发明测量时间长，精度高，稳定性好，适用范围广。

Description

用于高温物体的热检测跟踪装置
技术领域
本发明涉及应用热电元件的温度测量设备领域，具体为一种用于高温物体的热检测跟踪装置。
背景技术
通常500℃以上的物体称为高温物体，冶金行业中由于金属的熔点普遍较高，高温物料普遍存在，为了实时掌握高温物料的信息，需要对高温物料内部温度及当地炉气温度实施检测和跟踪。目前对高温物料的温度检测技术存在以下几点问题：1. 测量时间较短，当物料处于1200℃高温时只能承受4～5小时，然而生产实践中不乏需要更长加热过程的高温物料，这时现有技术就无能为力。2. 测量精度不高，高温段时误差更大，甚至在1000℃以上时误差达到200℃，严重偏离实际数值。3. 测量数据不稳定，在高温段经常丢失数据，造成测量的失败，即便反复测试也很难达到满意的效果。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种适用范围广、精度高、可靠性高的高温测量设备，本发明公开了一种用于高温物体的热检测跟踪装置。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种用于高温物体的热检测跟踪装置，包括数据采集芯片和热电偶，数据采集芯片的信号输入端连接热电偶的信号输出端，其特征是：还包括隔离层、相变层、保温层、冷却层和遮蔽罩，数据采集芯片的外表面包裹隔离层，隔离层内抽成真空，隔离层外设有相变层，相变层内充入制冷剂，相变层外设有保温层，保温层内填充疏松多孔状保温材料，热电偶的信号输出端依次穿过保温层、相变层和隔离层并和数据采集芯片的信号输入端连接，热电偶的外侧包裹冷却层，冷却层内通入流动的空气或冷却水，冷却层和保温层、相变层以及隔离层之间的间隙都用保温材料密封，热电偶的热电极端用遮蔽罩遮盖。
所述的用于高温物体的热检测跟踪装置，其特征是：隔离层内的真空度在10-3Pa～1Pa之间，数据采集芯片的信号输入端采用差分输入方式。
本发明在数据采集芯片的设计上重点考虑了小信号的采集和处理，由于热电偶输出信号非常微弱，其电压信号输出对应与每摄氏度的温度变化都是从几微伏到几十微伏不等，因此对于如此小的信号的提取是温度精度和准确度的关键。数据采集芯片的信号输入采用仪用高精度差分放大器，该放大器具有固定增益选择，保证了通道的一致性。同时由于本发明将在加热炉内长时间使用，加热炉内的信号存在多种辐射源，因此抗干扰设计也是至关重要的，本发明中所有的测温接口都采用防护设计，对高频信号有一定的抑制能力，同时采用了差分输入方式对共模干扰有非常好的抑制能力。
本发明为确保数据采集芯片的正常工作，通过隔离层、相变层和保温层形成绝热装置以延缓热量向数据采集芯片的导入。为了克服热电偶的分流误差，对测试过程中的热电偶进行合理的包扎和冷却，同时考虑到测量炉气时加热炉内的干扰辐射，对热电偶进行遮蔽以防止加热炉体的热辐射产生的干扰。
本发明对1200℃的高温物料可连续承受8小时，从而获得更长的测量和跟踪时间；1000℃以上的高温段测量误差在20℃以内，精度更高；且高温段数据不丢失更稳定。本发明的有益效果是：测量时间长，精度高，稳定性好，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种用于高温物体的热检测跟踪装置，包括数据采集芯片1、热电偶2、隔离层11、相变层12、保温层13、冷却层21和遮蔽罩3，如图1所示，具体结构是：数据采集芯片1的外表面包裹隔离层11，隔离层11内抽成真空，隔离层11内的真空度在10-3Pa～1Pa之间，可以用扩散式抽气机获得，隔离层11外设有相变层12，相变层12内充入制冷剂，相变层12外设有保温层13，保温层13内填充疏松多孔状保温材料，本实施例选用石棉，热电偶2的信号输出端依次穿过保温层13、相变层12和隔离层11并和数据采集芯片1的信号输入端连接，数据采集芯片1的信号输入端采用差分输入方式，热电偶2的外侧包裹冷却层21，冷却层21内通入流动的空气或冷却水，冷却层21和保温层13、相变层12以及隔离层11之间的间隙都用保温材料密封，需要测量炉气温度时热电偶2的热电极端用遮蔽罩遮盖，测量物体内部温度时直接将热电偶2的热电极固定在所测物体中。

Claims (2)

1. 一种用于高温物体的热检测跟踪装置，包括数据采集芯片(1)和热电偶(2)，数据采集芯片(1)的信号输入端连接热电偶(2)的信号输出端，其特征是：还包括隔离层(11)、相变层(12)、保温层(13)、冷却层(21)和遮蔽罩(3)，数据采集芯片(1)的外表面包裹隔离层(11)，隔离层(11)内抽成真空，隔离层(11)外设有相变层(12)，相变层(12)内充入热容较大的制冷剂，相变层(12)外设有保温层(13)，保温层(13)内填充疏松多孔状保温材料，热电偶(2)的信号输出端依次穿过保温层(13)、相变层(12)和隔离层(11)并和数据采集芯片(1)的信号输入端连接，热电偶(2)的外侧包裹冷却层(21)，冷却层(21)内通入流动的制冷剂，冷却层(21)和保温层(13)、相变层(12)以及隔离层(11)之间的间隙都用保温材料密封，热电偶(2)的热电极端在测量当地炉气温度时采用遮蔽罩遮盖。
2. 如权利要求1所述的用于高温物体的热检测跟踪装置，其特征是：隔离层(11)内的真空度在10-3Pa～1Pa之间，数据采集芯片(1)的信号输入端采用差分输入方式。
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