CN106370320B - 一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法 - Google Patents

一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法。包括下述步骤：步骤1，取重量为10‑20 mg的意形状的形状记忆合金作为过冷温度监测材料；步骤2、将过冷温度监测材料直接粘贴到被监测产品的表面或包装盒的内部或外部的适配位置后开始过冷温度的监测；步骤3、监测结束后，采用热学分析仪器对所述的过冷温度监测材料进行分析，并将监测结果与原始测量结果比较，即可得出被监测的产品在监测过程中是否超出最低温度及具体超出温度的信息；步骤4、将过冷温度监测材料加热处理，加热至奥氏体转变完成温度以上，可实现过冷温度监测材料的重复利用。本发明是一种无需外部供电，可长时间保存历史温度信息的过冷温度监测方法。

Description

一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法
技术领域
本发明涉及一种温度监控方法，尤其是涉一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，属于温度监测和记录领域。
背景技术
众所周知，现代工业、农业或医药产品从生产、加工、到最终的销售，需要经历的环节是一个非常复杂的过程，在销售前，产品通常会经历储藏和运输等过程，然而有些产品，例如，由蛋白质生产的疫苗，低于规定的冷藏温度既会失效，同样，锂电池、润滑油等产品，也通常需要维持在一个特定的温度范围内进行储存。如果在任何过程中发生了温度控制不当，产品极有可能会发生变质或者损坏。于是在产品的整个供应链中，需要利用另外的温度指示对需要特定储存温度的产品进行温度监测。
目前市场上已经在售有很多不同种类的温度指示设备，但是大多数在使用中都很大程度上受到外界条件的制约。例如，基于电子设备的温度监控系统（专利号：CN201382819），其体积普遍偏大，造价偏高，若缺少外部电力支持立即停止工作。而本申请人提出的一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法（专利号：CN102944326A），虽然方法简单，稳定性高，但其只能用于过热温度的检测，而不是过冷温度监测。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用形状记忆合金的温度记忆效应，来监测供应链中产品的过冷温度历史的方法，是一种生产成本低，可重复使用，抗潮湿，抗腐蚀，无需外部供电，可长时间保存历史温度信息的一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法。
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的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为10-20 mg的意形状的形状记忆合金作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的过冷温度监测材料直接粘贴到被监测产品的表面或包装盒的内部或外部的适配位置后开始过冷温度的监测；
步骤3、监测结束后，采用热学分析仪器对所述的过冷温度监测材料进行分析，并将监测结果与原始测量结果比较，即可得出被监测的产品在监测过程中是否超出最低温度及具体超出温度的信息；
步骤4、将所述的过冷温度监测材料加热处理，加热至奥氏体转变完成温度以上，可实现所述的过冷温度监测材料的重复利用；
所述的形状记忆合金作为过冷温度监测材料的奥氏体转变开始温度应高于所需监测产品的温度范围，其马氏体转变开始温度为所需监测产品的最低许可温度或略低于此温度。
所述的形状记忆合金过冷温度监测材料包含所有类型的形状记忆合金。
所述的所有类型的形状记忆合金为镍锰镓、钛镍、铜锌铝、金镉、银镉、铜锌、铜锌硅、铜锡、铜锌镓、铟钛、金铜锌、镍铝、铁铂、钛镍钯、钛铌、铁锰硅、铜铝镍、钛镍铜或钛镍铂之一。
所述的过冷温度监测材料，其形状为颗粒，条状，片状，或薄膜状中的任意一种。
本发明与现有技术相比具有下列优点效果：
1.本发明使用简单，可靠性好，可重复使用，是产品供应链中一种理想的过冷温度监测方法，且使用范围广，本发明可应用在所有类型的形状记忆合金，以及以形状记忆合金为基体添加其他金属元素的合金，比如钛镍铜或钛镍铂，其中钛镍加铜提高相变温度的稳定性，钛镍加铂提高相变温度。
2.本发明体积小，10~20 mg即可选为过冷温度监测材料，生产成本低，可在监测中大量使用。
3.本发明性质稳定，抗潮湿，抗腐蚀，无需外部供电，可长时间保存温度历史信息，具有很好的信息安全性和可靠性。
本发明是一种生产成本低，可重复使用，抗潮湿，抗腐蚀，无需外部供电，可长时间保存历史温度信息的一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法。
附图说明
图1是本发明采用镍锰镓形状记忆合金，并使用本发明方法监测到所有降温最低值高于镍锰镓形状记忆合金材料的马氏体转开始温度（358℃）后的差示热量扫描法分析曲线。
图2是本发明采用镍锰镓形状记忆合金，并使用本发明方法监测到一次降温最小值（344℃）介于形状记忆合金材料的马氏体转变开始温度（358℃）与马氏体转变完成温度（335℃）之间的差示热量扫描法分析曲线。
图3是本发明采用镍锰镓形状记忆合金，并使用本发明方法监测到经过多次降温（338℃、 345.5℃、347℃）且最小值（338℃）介于形状记忆合金材料的马氏体转变开始温度（358℃）与马氏体转变完成温度（335℃）之间的差示热量扫描法分析曲线。
图4是本发明采用镍锰镓形状记忆合金，并使用本发明方法监测到至少一次降温最小值低于形状记忆合金材料的马氏体转变完成温度（335℃）的差示热量扫描法分析曲线。
图5是本发明采用镍锰镓形状记忆合金，并使用本发明方法监测到降温中的最低温度（Ts）与之后产生的新特征温度（Tt）之间的对应关系。
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的过冷温度监测方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1，取重量为15 mg的圆片状的镍锰镓作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的镍锰镓直接粘贴到被监测产品的表面的适配位置后开始过冷温度的监测；
步骤3、监测结束后，采用热学分析仪器对所述的过冷温度监测材料进行分析，并将监测结果与原始测量结果比较，即可得出被监测的产品在监测过程中是否超出最低温度及具体超出温度的信息；
步骤4、将所述的过冷温度监测材料加热处理，加热至奥氏体转变完成温度以上，可实现所述的过冷温度监测材料的重复利用；
所述的形状记忆合金作为过冷温度监测材料的奥氏体转变开始温度应高于所需监测产品的温度范围，其马氏体转变开始温度为所需监测产品的最低许可温度或略低于此温度。
实施例2
步骤1，取重量为10 mg的丝状的钛镍作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的钛镍直接粘贴到被监测产品的包装盒的内部适配位置后开始过冷温度的监测；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的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为20 mg的颗粒状的钛镍铜作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的钛镍铜直接粘贴到被监测产品包装盒的外部的适配位置后开始过冷温度的监测；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的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为13 mg的颗粒状的铜锌铝作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的铜锌铝直接粘贴到被监测产品的包装盒的内部适配位置后开始过冷温度的监测；其它同实施例1，不再赘述。
实施例5
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为17 mg的颗粒状的铜锌硅作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的铜锌硅直接粘贴到被监测产品的包装盒的外部适配位置后开始过冷温度的监测；其它同实施例1，不再赘述。
实施例6
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为13 mg的薄膜状的金铜锌作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的金铜锌直接粘贴到被监测产品的包装盒的内部适配位置后开始过冷温度的监测；其它同实施例1，不再赘述。
实施例7
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为11 mg的薄膜状的钛镍钯作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的钛镍钯直接粘贴到被监测产品的包装盒的内部适配位置后开始过冷温度的监测；其它同实施例1，不再赘述。
实施例8
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为16 mg的薄膜状的银镉作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
实施例9
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为19 mg的条状的铁锰硅作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
实施例10
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为14 mg的颗粒的铟钛作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
实施例11
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为12 mg的片状的铜锡作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
实施例12
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为18 mg的条状的钛镍铂作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
实施例13
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为15 mg的片状的铜锌镓作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
实施例14
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为12 mg的条状的铁铂作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
实施例15
一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，包括下述步骤：
步骤1，取重量为20 mg的薄膜状的金镉作为过冷温度监测材料；其它同实施例1，不再赘述。
本发明监测原理：
一、在被监测产品降温的最小温度值没有超过最低许可温度，即该形状记忆合金监测材料的马氏体转变开始温度的条件下，测试完成后，对所述的过冷温度监测材料进行热学测量（例如：采用差示热量扫描法分析），则监测前的原始曲线与其监测完成后的测试曲线结果相同，为一个完整的波峰，如图1所示。
二、当所监测的产品发生一次降温，并且介于该形状记忆合金材料的马氏体转变开始温度和马氏体转变完成温度之间时，对所述的过冷温度监测材料进行热学测量（例如：采用差示热量扫描法分析），其监测完成后的测试曲线出现与原始结果不同且不完整的波峰，即可判断被监测温度曾低于最低许可温度，并且根据事先测得的此材料降温中的最低温度（Ts）与之后产生的新特征温度（Tt）之间的对应关系，可以得出超出最低许可温度的具体数值，如图2所示。对于不同的形状记忆合金监测材料，所述的Ts和Tt之间的关系可以通过一系列试验确定。
三、当所监测的产品发生多次降温（例如：图3中的三次降温），并且每次降温都介于该形状记忆合金材料的马氏体转变开始温度与马氏体转变完成温度之间时，对所述的过冷温度监测材料进行热学测量（例如：采用差示热量扫描法分析），其监测完成后的测试曲线出现与原始结果不同且不完整的波峰，即可判断被监测温度曾低于最低许可温度，并且根据如前所述的事先测得的此材料降温的最低温度（Ts）与特征温度（Tt）之间的对应关系，可以得出多次超出最低许可温度中最小值的具体数值，如图3所示。
四、在被监测产品降温的最小温度值超过最低许可温度，并且低于该形状记忆合金材料的马氏体转变完成温度的条件下，测试完成后，对所述的过冷温度监测材料进行热学测量（例如：采用差示热量扫描法分析），其监测完成后的测试曲线为一条近似的直线，可判断在本次监测过程中，最小温度值超过了最低许可温度，且具体数值无法判断，如图4所示。

Claims (3)

1.一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1，取重量为10-20 mg的任意形状的形状记忆合金作为过冷温度监测材料；
步骤2、将所述的过冷温度监测材料直接粘贴到被监测产品的表面或包装盒的内部或外部的适配位置后开始过冷温度的监测；
步骤3、监测结束后，采用热学分析仪器对所述的过冷温度监测材料进行差示热量扫描法分析，并将监测曲线与监测前的原始曲线进行比较，当所监测的产品发生一次降温，并且介于该形状记忆合金材料的马氏体转变开始温度和马氏体转变完成温度之间时，其监测完成后的测试曲线出现与原始曲线不同且不完整的波峰，即可判断被监测温度曾低于最低许可温度，并且根据事先测得的此材料降温中的最低温度Ts与之后测试曲线上产生的新特征温度Tt之间的对应关系，可以得出超出最低许可温度的具体数值；
步骤4、将所述的过冷温度监测材料加热处理，加热至奥氏体转变完成温度以上，可实现所述的过冷温度监测材料的重复利用；
所述的形状记忆合金作为过冷温度监测材料的奥氏体转变开始温度应高于所需监测产品的温度范围，其马氏体转变开始温度为所需监测产品的最低许可温度或略低于此温度；
所述的形状记忆合金过冷温度监测材料包含所有类型的形状记忆合金。
2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，其特征在于：所述的所有类型的形状记忆合金为镍锰镓、钛镍、铜锌铝、金镉、银镉、铜锌、铜锌硅、铜锡、铜锌镓、铟钛、金铜锌、镍铝、铁铂、钛镍钯、钛铌、铁锰硅、铜铝镍、钛镍铜或钛镍铂之一。
3.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金的过冷温度监测方法，其特征在于：所述的过冷温度监测材料，其形状为颗粒，条状，片状，或薄膜状中的任意一种。
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