CN1062890A

CN1062890A - 陶瓷材料烧结曲线的测量与控制系统

Info

Publication number: CN1062890A
Application number: CN 90106107
Authority: CN
Inventors: 宋育才; 任国鑫; 李宗杰; 符瑞华; 朱月萍; 洪求丽; 彭国生
Original assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-07-22

Abstract

一种陶瓷材料烧结曲线测量与控制系统，光学系统、电荷耦合器件、信号处理系统、烧结收缩曲线设定程序、炉温控制与测量系统及高温烧结炉等部分组成，既可克服接触法测量系统的困难，又能使被烧结材料温度提高(从室温到～2200℃)。由于采用光学图像法与电荷耦合器件作为光电转换元件，可以直接测量、自动记录烧结过程中尺寸的变化，也可以实现自动控制烧结工艺过程，设备简单合理，使用方便可靠。

Description

本发明属于材料科学，特别是涉及无机材料烧结过程中烧结曲线的测量与控制系统。

测量氧化铝快速烧结收缩曲线采用的方法原理是：光电倍增管接收至来自均匀光束的光通量随着放入光束中物体遮拦部份的面积大小而呈线性变化，为此，一准直光束将高温炉中待测试样和标准试样分别投影成像在两个不同位置的光电倍增管接收器表面上。根据两个光电倍增管接收到的影像变化，即光通量的变化，便可测出试样的收缩信号。这种方法为消除或减少“噪音”影响，需选用、

（1）高稳定度的光源及其电源;

（2）需强度即高且均匀性好的准直光束;

（3）位于不同位置的两只光电倍增管（一只记录标准试样信号，另一只记录待测试样信号）性能必须严格匹配。在一般情况下，同时满足上述条件的试验是非常困难的。在目前的本领域内尚未见有关此技术的报导（“Rapid Sintering of alnmina investigaladby a refynd method of measurement”D.H.Taylor and J.P.Roberts 1987 Japan）。

本发明的目的在于采用光学图象法，电荷藕合器件作为光电转换元件直接测量，记录材料烧结收缩信号和与温度、时间的函数关系，进而按设定程序控制材料烧结工艺过程。

本发明的测量与控制系统主要由以下各部件组成：光学系统、电荷藕合器件，信号处理系统，烧结收缩曲线设定程序，炉温测量与控制系统，高温烧结炉等。

本发明的效果和优点如下

采用本发明的系统，不仅能克服接触法测量系统有关的主要困难，使被测烧结材料的工作温度范围提高到2200℃，且由于光学图像法和电荷藕合器件，作为光电转换元件，不仅可以直接以数字量自动记录试样烧结过程中尺寸变化情况，而且可以为实现自动控制材料烧结工艺过程提供了极大的方便。本发明的系统中所用设备与器件均无特殊要求。由于测量系统能同时进行测量与控制，因此，可缩短新材料研制工作时间，节约人力、物力和财力。被测试样的尺寸大小不受测量方法的限制，可使该方法获得广泛地应用。

本发明的附图说明如下：

图1为系统工作原理及组成图。

图中1-高温烧结炉

2-试样 3-光学系统

4-CCD器件及其驱动电路（电荷藕合器件）

5-示波器 6-计算机

7-测温用红外光学高温计 8-控温仪

9-打印机 10-背景光

本发明的实施例

1、测量与控制系统的搭置：

被测试样2置于高温烧结炉1中，外接炉温控温仪8，测温用红外光学高温计7置于高温炉一侧，位于高温炉1与控温仪8之间。光学系统3，位于高温炉1的另一侧与高温计7相对，并置于同一水平线1。2＃CCD器件及其驱动电路4位于下方，与光路呈直向。1＃CCD器件沿光路水平右向搁置，外接计算机6及示波器5;2＃CCD外接示波器5，计算机6;控温仪8外接计算机6;由计算机6给予控温仪8以控温程序，计算机6与打印机9配套连接。

2、烧结温度为900℃时的测量与控制

将被测试样2置于高温炉1内，升温至900℃，使试样由暗逐渐变亮，光学系统工作距为300mm将试样端面轮廓成像于电荷藕合器件接收器4表央（即光学系统的像面）上，在试样影像区域内，接收器线阵排列的光敏二极管（即CCD3均被照亮，形成多位电脉冲信号，记录此信号及共变化便可直接反映试样的原始尺寸和烧结收缩过程中尺寸变化值及其与温度、时间的函数关系。

将处理后的信号馈入计算机6、与已知设定的材料烧结程序比较，即可对烧结温度的升、降温速率和材料烧结收缩率进行控制，即实现了自动控制本烧结工艺过程。

3、烧结温度为1500℃时的测量与控制。

高温烧结炉升温值为1500℃，其余同例2（光学系统工作距250mm）。

4、烧结温度为2200℃时的测量与控制，高温烧结炉升温改为2200℃，其余同例2（光学系统工作距350mm）。

5、对较大φmm（长）试样的测量与控制。

采用二组上述系统分别测量试样两端的位移值，再由信号处理系统进行综合电处理，最后得出试的绝对收缩值。

上述实例的测量精度（分辨率）为：0.015mm

测量试样变形量范围：±7.5mm

6、对低温烧结试样收缩率的测量与控制。

在高温计7与高温炉1之间，外加背景光10，即可按例2，对烧结试样进行低温（常温）测量与控制。

7、对高温炉连续升温条件下烧结试样缩率的测量与控制。

条件同上述各例，高温炉升温采用连续的方式，在连续情况下，测试收缩曲线。

Claims

1、一种陶瓷材料烧结曲线的测量与控制系统，包括：示波器5、计算机6、红外光学高温计7、打印机9，其特征在于：

(1)、采用电荷藕合器件4与光学系统3，

(2)测量与控制系统的搭置：

被测试样2置于高温烧结炉1中，外接炉温控温仪8，测温用红外光学高温计7置于高温炉一侧，位于高温炉1与控温8之间，光学系统3位于高温炉1的另一侧与高温计7相对，并置于同一水平线上；2#CCD器件及其驱动电路4位于下方，与光路呈垂直向外接示波器5、计算机6；1#CCD器件沿光路水平右向搁置，外接计算机5及示波器6；控温仪8，外接计算机6；计算机6与打印机9配套连接。

2、根据权利要求1所述的测量与控制系统，其特征在于：在红外光学高温计7与高温炉1之间，外接背景光10。

3、根据权利要求1所述的测量与控制系统，其特征在于：采用两组系统，用于大尺寸试样。

4、根据权利要求1、2或3所述的测量与控制系统，其特征在于：采用本系统高温炉的工作温度范围可在常温、高温（900-2200℃）。

5、根据权利要求1所述的系统，其特征在于：光学系统的工作距为150-350mm。

6、根据权利要求1所述的系统，其特征在于：可在高温炉的工作温度连续升温下测量和控制。