CN102998327A - 热稳定性快速检测仪及检测方法 - Google Patents

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王轩
尹万里
雷柏松
孙守建
朱敦智
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Abstract

本发明涉及热稳定性检测技术领域，公开了一种热稳定性快速检测仪，包括：测试端和加热控制系统，所述测试端包括耐火材料制成的芯体，所述芯体内设置有加热元件，所述加热控制系统包括传感器、温控器和继电器，所述温控器的输入端与所述传感器连接，输出端与所述继电器连接，所述继电器与所述加热元件相连实现加热，所述传感器设置在待检测样品附近。本发明是能够快速高效，操作简便地检测热稳定性的检测仪。

Description

热稳定性快速检测仪及检测方法
技术领域
本发明涉及热稳定性检测技术领域，特别是涉及一种热稳定性快速检测仪及检测方法。
背景技术
随着能源问题的不断发展，近年来太阳能热利用技术获得空前发展。太阳能集热器作为太阳能热利用领域中的关键部件，其稳定性和寿命决定了整个太阳能热系统的性能；同时为了提高系统的光热转化效率，最直接有效的途径即是提高吸热涂层的工作温度。鉴于上述两个原因，目前国内外针对吸热涂层的研究重点主要集中在如何提高太阳能集热器吸热涂层的热稳定性上，获得能耐受更高温度的吸热涂层，是今后的研究趋势。
随着工作温度高于450℃的吸热涂层不断被开发出来并投入生产，出于对产品质量控制的需要，对涂层进行必要的热稳定性测试，显得尤为重要。目前市场上主流的热管式真空管集热器，其涂层通过反应磁控溅射方法镀制在铜铝复合条带上，在实际生产中为了考察其热稳定性，须进行抽样检验。目前的检验方法有两种，一是在众多产品中随机抽选出一定数量的条带，制成样管，通过真空排气过程加热到一定温度(通常为450℃)来检验。这种方法存在检验时间长，效率低的缺点，而且由于检验时间过长，大量条带无法进行到下一步工序而产生积压；二是将随炉陪镀的小试片取出作为代表此炉质量的样品，通过高温炉升温加热到一定温度从而进行检验。这种方法存在检验结果与实际结果不一致的缺陷，因为试片的平面形状与条带翼板略有不同，在镀膜过程中难以保证其涂层质量与条带涂层完全相符，一旦检验出错，有可能整炉条带都需要重新返工，无形中增加了生产成本，提高了风险。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明首先要解决的技术问题是：如何提供一种能够快速高效，操作简便地检测热稳定性的检测仪。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种热稳定性快速检测仪，包括：测试端和加热控制系统，所述测试端包括耐火材料制成的芯体，所述芯体内设置有加热元件，所述加热控制系统包括传感器、温控器和继电器，所述温控器的输入端与所述传感器连接，输出端与所述继电器连接，所述继电器与所述加热元件的一端连接，所述传感器设置在待检测样品附近。
优选地，所述芯体的材料为纯铜、纯铝、铜铝合金、不锈钢以及耐火水泥中的一种，或多种的混合。
优选地，所述温控器为可编程的比例积分微分PID调节器。
优选地，所述继电器为可控硅固态继电器。
优选地，所述传感器为热电偶或热电阻。
优选地，所述加热元件为加热棒、加热片或加热圈。
优选地，所述测试端还包括保温材料制成的外壳，所述芯体位于所述外壳内。
优选地，所述外壳的材料为氧化铝陶瓷或者硅酸铝陶瓷。
优选地，所述测试端为可沿宽度方向横向拆开，分成对称的两半的结构，且所述芯体上设有凹槽，作为固定所述待检测样品的固定机构。
优选地，所述加热元件由多个，每个加热元件与所述传感器、温控器和继电器形成一个加热回路，每个加热回路的支路设有分开关，干路设有总开关。
本发明还提供了一种利用所述检测仪进行太阳能集热器吸热涂层热稳定性检测的方法，包括以下步骤：
S1、将待检测样品固定在所述测试端内，所述待检测样品为覆有太阳能集热器吸热涂层的条带的一部分；
S2、利用所述加热元件对待检测样品进行加热，模拟排气过程，从而对所述待检测样品进行热稳定性检测，所述加热过程中利用所述加热控制系统对所述加热元件进行加热控制。
优选地，所述待检测样品为覆有太阳能集热器吸热涂层的条带的两端。
（三）有益效果
上述技术方案具有如下优点：1、本发明的检测仪结构简单，操作方便；2、本发明由于采用耐火材料作为测试端芯体，升温迅速，缩短了测试时间，整个检验过程能够控制在1小时以内；3、本发明采用高精度的可编程PID温控器和可控硅固态继电器，可以精确控制升温过程，从而避免了由于控制精度差儿导致的温度过冲。4、本发明在用于太阳能集热器的吸热涂层的热稳定性检测中，不对条带整体进行检测而采用利用条带的一部分（优选为两端）进行检测，属于微区检测，从而降低了检测成本，经济性好。本发明可广泛应用于太阳能集热器的吸热涂层的热稳定性检测中。
附图说明
图1是本发明的检测仪的结构示意图；
图2是本发明的检测仪的测试端的结构图；
图3是本发明的方法流程图。
其中，101：芯体；102：外壳；103：加热元件；104：传感器；105：待检测样品；106：凹槽；107：温控器和继电器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种热稳定性快速检测仪，包括：测试端和加热控制系统，所述测试端包括耐火材料制成的芯体101，所述芯体101内设置有4个加热元件103，因此也内部对称分布地（也可以不对称分布）设置有4个放置加热元件103的位置，尺寸与加热元件尺寸相吻合，所述加热控制系统包括传感器104（例如为温度传感器）、温控器和继电器107，所述温控器的输入端与所述传感器连接，输出端与所述继电器连接，所述继电器与所述加热元件的一端连接，104传感器设置在待检测样品附近，以测量待检测样品的温度，例如可以设置在距离待检测样品1~2mm的位置。测试端的尺寸例如为长220毫米，宽170mm，可以测试例如长度为0~150mm，宽度为0~140mm，厚度为0~10mm的待检测样品105。
本实施例中，所述芯体的材料为纯铜、纯铝、铜铝合金、不锈钢以及耐火水泥中的一种，或多种的混合。
本实施例中，所述温控器为可编程PID调节器或不可编程的PID调节器，采用可编程的多段PID调节器有利于提高控制精度。
本实施例中，所述继电器为可控硅固态继电器。
本实施例中，所述传感器为热电偶或热电阻。低温时采用热电阻可以提高温控器的控制精度。
本实施例中，所述加热元件为例如100W～150W的加热棒、加热片或加热圈或其他形状的加热器。其中，加热棒功率可以有所增减，大功率的加热棒有助于缩短加热时间，但会增加由于干烧缺少冷却而造成损坏的风险。
本实施例中，所述测试端还包括保温材料制成的外壳，所述芯体位于所述外壳内。例如，所述外壳的材料为氧化铝陶瓷或者硅酸铝陶瓷。
本实施例中，所述测试端为可沿宽度方向横向拆开，分成对称的两半的结构，芯体上设有凹槽106，所述待检测样品的固定机构。测试端分成两半之后，将待检测样品105放在凹槽的位置后再将测试端的两半结构合并，即可将待检测样品105固定住，如图2所示。
本实施例中，每个加热元件与所述传感器、温控器和继电器形成一个加热回路，每个加热回路的支路设有分开关，干路设有总开关。
如图3所示，本发明还提供了一种利用所述检测仪进行太阳能集热器吸热涂层热稳定性检测的方法，包括以下步骤：
S1、将待检测样品固定在所述测试端内，所述待检测样品为覆有太阳能集热器吸热涂层的条带的两端；
S2、利用所述加热元件对待检测样品进行加热，模拟排气过程，从而对所述待检测样品进行热稳定性检测，所述加热过程中利用所述加热控制系统对所述加热元件进行加热控制。
上述方法中，使用条带的两端作为待检测样品是由于测试条带的端部对条带整体的形变、性能等影响较小，且升温快，热损小，能进一步缩短测试时间。
由以上实施例可以看出，1、本发明的检测仪结构简单，操作方便；2、本发明由于采用耐火材料作为测试端芯体，升温迅速，缩短了测试时间，整个检验过程能够控制在1小时以内；3、本发明采用高精度的可编程PID温控器和可控硅固态继电器，可以精确控制升温过程，从而避免了由于控制精度差儿导致的温度过冲。4、本发明在用于太阳能集热器的吸热涂层的热稳定性检测中，不对条带整体进行检测而采用利用条带的一部分（优选为两端）进行检测，属于微区检测，从而降低了检测成本，经济性好。本发明可广泛应用于太阳能集热器的吸热涂层的热稳定性检测中。
以上各实施例中，还可以在结构和连接上有其他变化，例如测试端芯体的具体尺寸可以有所根据待检测样品的尺寸大小有所增减，测试端芯体可以采用其它材料。凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (12)

1.一种热稳定性快速检测仪，其特征在于，包括：测试端和加热控制系统，所述测试端包括耐火材料制成的芯体，所述芯体内设置有加热元件，所述加热控制系统包括传感器、温控器和继电器，所述温控器的输入端与所述传感器连接，输出端与所述继电器连接，所述继电器与所述加热元件的一端连接，所述传感器设置在待检测样品附近。
2.如权利要求1所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述芯体的材料为纯铜、纯铝、铜铝合金、不锈钢以及耐火水泥中的一种，或多种的混合。
3.如权利要求1所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述温控器为可编程的比例积分微分PID调节器。
4.如权利要求1所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述继电器为可控硅固态继电器。
5.如权利要求1所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述传感器为热电偶或热电阻。
6.如权利要求1所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述加热元件为加热棒、加热片或加热圈。
7.如权利要求1所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述测试端还包括保温材料制成的外壳，所述芯体位于所述外壳内。
8.如权利要求7所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述外壳的材料为氧化铝陶瓷或者硅酸铝陶瓷。
9.如权利要求1所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述测试端为可沿宽度方向横向拆开，分成对称的两半的结构，且所述芯体上设有凹槽，作为固定所述待检测样品的固定机构。
10.如权利要求1~9中任一项所述的热稳定性快速检测仪，其特征在于，所述加热元件由多个，每个加热元件与所述传感器、温控器和继电器形成一个加热回路，每个加热回路的支路设有分开关，干路设有总开关。
11.一种利用权利要求1~10中任一项的检测仪进行太阳能集热器吸热涂层热稳定性检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待检测样品固定在所述测试端内，所述待检测样品为覆有太阳能集热器吸热涂层的条带的一部分；
S2、利用所述加热元件对待检测样品进行加热，模拟排气过程，从而对所述待检测样品进行热稳定性检测，所述加热过程中利用所述加热控制系统对所述加热元件进行加热控制。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述待检测样品为覆有太阳能集热器吸热涂层的条带的两端。
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