CN102944326B - 一种基于形状记忆合金监控温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于形状记忆合金监控温度的方法。包括下述步骤：步骤1、取适合大小和形状的形状记忆合金材料作为温度指示标签；步骤2、将所述的温度指示标签固定于所需监控产品的外包装上或保存运输货箱内壁上进行实时监控，其可监控的温度范围是奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间；步骤3、监控过程结束，对温度指示标签进行热力学测量；步骤4、将步骤3的结果，通过对比原始温度指示标签的测量结果，即可判定是否曾超过许可最高温度，及超出多少。本发明由于采用形状记忆合金材料作为温度指示标签对所需监控产品进行实时监控，操做简单，测定结果稳定可靠，重复性好，是一种用温度指示体系来对整个冷链过程进行监控的较理想方法。

Description

一种基于形状记忆合金监控温度的方法

技术领域

 本发明涉及一种温度指示的监控方法，尤其是涉一种基于形状记忆合金监控温度的方法，属于温度监控和记录领域。

背景技术

众所周知，很多产品，例如肉类、果蔬、水产、药品等，在其生产、加工、贮藏、运输、销售的过程中需要对环境温度，尤其是最高温度进行严格的控制，以防止产品变质。由此需求而产生的特殊供应链系统称为冷链。由于此类产品的特殊性，若某些原因譬如短时间突发停电而导致冷链中途断裂，势必会影响终端产品的质量；严重的，例如药品变质，甚至会危害人体健康。故判断冷链是否完整成为保障产品质量的一个重要环节。而在实际操作中，由于温度升高导致的变质往往不能简单地从产品外观上直接区分出来。因此，必须要有额外的温度指示体系来对整个冷链过程进行监控。

目前市场上已经投入使用或报道的温度监控装置，大部分都存在明显的缺陷。例如基于电子元器件的温度记录仪器（参考专利：CN201382819，CN201335741），普遍体积较大，稳定性不高，本身易受到环境影响；使用不便，设置操作步骤繁琐；且数据读取复杂，还有可能被篡改等问题。而基于溶液类的温度标签（参考专利：CN2828772），成本昂贵，脆弱，有对产品造成污染的潜在危险。除此以外，在运输过程中难免会产生颠簸碰撞，容易导致以上几种产品发生破损。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种利用热驱动形状记忆合金的温度记忆效应，对冷链过程进行监控的温度指示标签，能抗潮湿，抗化学腐蚀，在恶劣环境下工作，实现重复利用，同时本身不会对所监控产品造成任何影响的一种基于形状记忆合金监控温度的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种基于形状记忆合金监控温度的方法，包括下述步骤：

步骤1、取适合大小和形状的形状记忆合金材料作为温度指示标签；

步骤2、将所述的温度指示标签固定于所需监控产品的外包装上或保存运输货箱内壁上进行实时监控，其可监控的温度范围是奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间；

步骤3、监控过程结束，对温度指示标签进行热力学测量；

步骤4、将步骤3的结果，通过对比原始温度指示标签的测量结果，即可判定是否曾超过许可最高温度，及超出多少。

所述的形状记忆合金材料为镍钛合金、铜铝镍合金、铜锌铝合金、铁镍钴钛合金、铁铂合金中的一种或一种以上或基于以上成份添加其他金属的合金。

所述的形状记忆合金材料的马氏体转变开始温度远低于所需监控产品的正常温度范围，其奥氏体转变开始温度为所需监控产品的最高许可温度或略低于此温度。

所述的温度指示标签，其形状为线状、条状、片状、块状、薄膜中的一种或一种以上。

所述的热力学测量为差示扫描量热分析和/或动态机械分析和/或热机械分析和/或电阻分析。

所述温度指示标签，使用完毕后可通过后期处理的方式恢复到其初始状态，从而实现重复利用，且性能不发生任何改变。

本发明由于采用形状记忆合金材料作为温度指示标签对所需监控产品进行实时监控的方法与现有技术相比具有下列优点效果：

1、本发明的监控方法操作简单，测定结果稳定可靠，重复性好，是一种用温度指示体系来对整个冷链过程进行监控的较理想方法。

2、本发明采用的温度指示标签，体积小，单个仅需10~20毫克即可完全实现功能，故成本低，可大量重复使用，分布在所需监控空间的各个角落。

3、本发明采用的温度指示标签，性质稳定，抗潮湿，抗化学腐蚀，能在恶劣环境下工作，同时本身不会对所监控产品造成任何影响，且发明的温度指示标签，使用完毕后可通过后期处理的方式恢复到其初始状态，从而实现重复利用，且性能不发生任何改变。

4、本发明采用的温度指示标签，其形状外观不随温度变化而发生任何改变，所记录的最高温度以微观形式保存，不随时间推移而发生任何衰退，故数据有极好的安全性和可靠性，无需担心遗失或遭篡改。

附图说明

图1是本发明监控到所有升温最大值均不超过形状记忆合金材料的奥氏体转变开始温度时的差示扫描量热分析扫描曲线。

图2是本发明监控到一次升温且最大值介于形状记忆合金材料的奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间时的差示扫描量热分析的扫描曲线。

图3是本发明监控到多次升温且最大值介于形状记忆合金材料的奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间时的差示扫描量热分析的扫描曲线。

图4是本发明监控到至少一次升温最大值超过形状记忆合金材料的奥氏体转变终止温度时的差示扫描量热分析扫描曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

实施例1 

一种基于形状记忆合金监控温度的方法，包括下述步骤：

步骤1、取适合大小的条状镍钛合金材料作为温度指示标签；

步骤2、将所述的温度指示标签固定于所需监控产品的外包装上或保存运输货箱内壁上进行实时监控，其可监控的温度范围是奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间；

步骤3、监控过程结束，对温度指示标签进行例如差示扫描量热分析的热力学测量；

步骤4、将步骤3的结果，通过与原始温度指示标签的测量结果进行对比，例如曲线上是否存在波峰，波峰是否完整，波峰顶点对应温度是多少，即可判定是否曾超过许可最高温度，及超出多少。

所述温度指示标签，使用完毕后通过后期处理的方式，例如将其加热到形状记忆合金材料的奥氏体转变终止温度以上三十摄氏度且维持十分钟以上，然后将其冷却至形状记忆合金材料的马氏体转变终止温度以下三十摄氏度且维持十分钟以上，即可恢复到其初始状态，从而实现重复利用，且性能不发生任何改变。

实施例2      

一种基于形状记忆合金监控温度的方法，包括下述步骤：

步骤1、取适合大小的块状铜铝镍合金和铜锌铝合金材料作为温度指示标签；

步骤3、监控过程结束，对温度指示标签进行差示扫描量热分析和热机械分析的热力学测量；其它同实施例1，不再赘述。

实施例3

一种基于形状记忆合金监控温度的方法，包括下述步骤：

步骤1、取适合大小的薄膜铁铂合金材料作为温度指示标签；

步骤3、监控过程结束，对温度指示标签进行动态机械分析的热力学测量；其它同实施例1，不再赘述。

实施例4

一种基于形状记忆合金监控温度的方法，包括下述步骤：

步骤1、取适合大小的线状铁镍钴钛合金材料作为温度指示标签；

步骤3、监控过程结束，对温度指示标签进行电阻分析；其它同实施例1，不再赘述。

本发明监测原理：

一、当产品升温的最大值不超过最高许可温度，即该形状记忆合金材料的奥氏体转变开始温度时，对所述温度指示标签进行热力学测量，以差示扫描量热分析为例，其监控前的原始曲线为一个完整的波峰，其监控完成后的测试曲线与原始结果相同，仍为一个完整的波峰，如图1所示，即可判断在本次监控过程中，温度没有超过最高许可温度或奥氏体转变开始温度。

二、当产品发生一次升温，且最大值介于该形状记忆合金材料的奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间时，对所述温度指示标签进行热力学测量，以差示扫描量热分析为例，其监控完成后的测试曲线为一个异于原始结果的、不完整、且左侧较陡的新波峰，且该新波峰顶点所对应的温度减去一个常数值，以2摄氏度为例，即为前一次升温所达到的最大值，如图2所示。对于不同材料，此常数值有所差异；对于同一种材料，此常数值保持不变，并可预先由测试得出并制成数据库供查阅。由此可以判断在本次监控过程中，升温最大值超过了最高许可温度或奥氏体转变开始温度，且超出量可以准确确定。

三、当产品发生多次升温，且每一次都介于该形状记忆合金材料的奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间时，则对于整个监控过程而言总能保证其所达到的最高温度被记录下来。对所述温度指示标签进行热力学测量，以差示扫描量热分析为例，其监控完成后的测试曲线仍为一个异于原始结果的、不完整、且左侧较陡的新波峰，且该新波峰顶点所对应的温度减去一个常数值（本例为2摄氏度）即为全部升温所达到的最大值，如图3所示。而且随着升温最大值逐渐升高，其监控完成后的差示扫描量热分析曲线的不完整波峰会越来越小。由此可以判断在本次监控过程中，升温最大值超过了最高许可温度或奥氏体转变开始温度，且超出量可以准确确定。

四、当升温最大值等于或超过即该形状记忆合金材料的奥氏体转变终止温度时，对所述温度指示标签进行热力学测量，以差示扫描量热分析为例，其监控完成后的差示扫描量热分析曲线为一条近似直线，如图4所示，即可判断在本次监控过程中，升温最大值不仅超过了最高许可温度，还超过了该形状记忆合金材料的奥氏体转变终止温度，且具体数值无法判断。

Claims (2)

1.一种基于形状记忆合金监控温度的方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1、取适合大小和形状的形状记忆合金材料作为温度指示标签；

步骤2、将所述的温度指示标签固定于所需监控产品的外包装上或保存运输货箱内壁上进行实时监控，其可监控的温度范围是奥氏体转变开始温度和奥氏体转变终止温度之间；

步骤3、监控过程结束，对温度指示标签进行差示扫描量热分析；

步骤4、将步骤3的结果，通过对比原始温度指示标签的测量结果，即可判定是否曾超过许可最高温度，及超出多少；

所述的形状记忆合金材料的马氏体转变开始温度远低于所需监控产品的正常温度范围，其奥氏体转变开始温度为所需监控产品的最高许可温度或略低于此温度；

所述温度指示标签，使用完毕后可通过后期处理的方式恢复到其初始状态，从而实现重复利用，且性能不发生任何改变；

所述的形状记忆合金材料为镍钛合金、铜铝镍合金、铜锌铝合金、铁镍钴钛合金、铁铂合金中的一种或一种以上。

2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金监控温度的方法，其特征在于：所述的温度指示标签，其形状为线状、条状、片状、块状、薄膜中的一种以上。