CN107991002B - 一种用于真空炉的测温系统及真空炉测温补偿方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于真空炉的测温系统及真空炉测温补偿方法，该系统包括配置在真空炉外的测温装置和配置在真空炉内的测温头，真空炉设置有第一连接器，测温装置设置有第二连接器，所述测温头的正极通过第一温度补偿线经第一连接器和第二连接器与测温模块的正端连接，所述测温头的负极通过第二温度补偿线经第一连接器和第二连接器与测温模块的负端连接，第一温度补偿线和第二温度补偿线长度相等且特性相反。该方法包括采用长度相等且特性相反的两种温度补偿线将测温头的正极和负极与测温模块的正端和负端对应连接，以使所述测温模块的正负端间的电压等于或接近所述测温头的正负极间的电压。本发明能够将测温头的测温信号无损地送到测温模块。
Description
技术领域
本发明涉及真空炉测温领域，更具体地说是一种用于真空炉的测温系统，以及一种真空炉测温补偿方法。
背景技术
现在真空炉测温装置主要运用到以下两种方式：一是使用随炉测温记录仪，将测温仪直接放在真空炉内测温；二是测温仪在真空炉外，将测温线通过真空炉的密封门胶圈送入真空炉内，利用密封胶圈压紧的方式保持真空炉真空度。方法一存在三大问题：①其保护装置和电子元件有耐高温要求；②不可避免地存在放气现象；③体积重量大，价格贵。方法二也存在三大问题：①不可避免地形成泄漏点，不适合用于试验真空度较高的真空炉；②密封胶条压紧测温线的结构限制了测温线的直径和数量，也更容易损坏胶条；③被压紧的测温线容易出现异常数据；④开闭真空炉门不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于真空炉的测温系统以及一种真空炉测温补偿方法，以解决现有真空炉测温存在的上述技术问题中的至少一种。
为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于真空炉的测温系统，其包括配置在所述真空炉外的测温装置和配置在所述真空炉内的测温头，所述真空炉设置有第一连接器，所述测温装置设置有第二连接器，所述测温头的正极通过第一温度补偿线经所述第一连接器和第二连接器与所述测温装置内的测温模块的正端连接，所述测温头的负极通过第二温度补偿线经所述第一连接器和第二连接器与所述测温装置内的测温模块的负端连接，所述第一温度补偿线和所述第二温度补偿线长度相等且特性相反。
在上述的用于真空炉的测温系统中，优选地，包括多个所述测温头，多个所述测温头的正极分别通过相应的第一温度补偿线与所述测温模块的相应正端连接，多个所述测温头的负极分别通过相应的第二温度补偿线与所述测温模块的相应负端连接，构成多个测温回路，所述第一连接器和所述第二连接器将每一测温回路分为六段，所述多个测温回路中，对应温度补偿线段的长度及特性一致。
在上述的用于真空炉的测温系统中，优选地，所述测温装置设置有用于将来自每一所述测温头的数据处理生成温度-时间曲线的数据处理模块，用于将来自每一所述测温头的数据与预警数据比较实现预警监测的预警模块，以及用于显示温度值、所述曲线及相关信息的显示装置。
在上述的用于真空炉的测温系统中，优选地，所述第一连接器为航空接头或电极法兰。
在上述的用于真空炉的测温系统中，优选地，所述测温头为K型热电偶。
一种真空炉测温补偿方法，所述真空炉测温补偿方法包括采用长度相等且特性相反的两种温度补偿线将测温头的正极和负极与测温模块的正端和负端对应连接，以使所述测温模块的正负端间的电压等于或接近所述测温头的正负极间的电压。
在上述的真空炉测温补偿方法中，优选地，所述真空炉测温补偿方法还包括在真空炉设置航空接头或电极法兰，所述温度补偿线经所述航空接头或电极法兰与所述测温模块连接。
在上述的真空炉测温补偿方法中，优选地，所述真空炉测温补偿方法还包括在配置有多个测温头时，通过设计构成每一测温回路的多段温度补偿线段的长度及特性来减小多个测温头互相干扰引起的测量偏差。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
通过对温度补偿线的连接方式的上述设计，能够将测温头的测温信号无损地送到测温模块。通过真空炉上的连接器实现真空炉内外信号线的连接，不会形成泄漏点，可适用于高真空度的真空炉，可以设置多个测温头，而且不会影响炉门的操作。
附图说明
图1为一些实施例用于真空炉的测温系统的框图；
图2为测温等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
参照图1，一些实施例用于真空炉200的测温系统包括：测温装置100和测温头40。测温装置100配置在所述真空炉200外，测温头40配置在所述真空炉200内。所述真空炉200设置有第一连接器30，所述测温装置100设置有第二连接器20。
所述测温头40的正极通过第一温度补偿线11、12、13经所述第一连接器30和第二连接器20与所述测温装置100内的测温模块10的正端连接，所述测温头40的负极通过第二温度补偿线21、22、23经所述第一连接器30和第二连接器20与所述测温装置100内的测温模块10的负端连接，所述第一温度补偿线和所述第二温度补偿线长度相等且特性相反。
其中，所述第一连接器30可以采用航空接头、电极法兰等，优选集成有多个接口的电极法兰。所述测温头40优选K型热电偶。
通过对温度补偿线的连接方式的上述设计，能够将测温头40的测温信号无损地送到测温模块10。
图1中，第一温度补偿线由三段温度补偿线11、12、13组成，第二温度补偿线由另外三段温度补偿线21、22、23组成。其中，第一温度补充线和第二温度补偿线中对应段,如段11和段21、段12和段22、段13和段23，长度相等且特性相反，这样即可保证测温模块10正负端之间的电压等于或接近测温头40正负极间的电压，也即能够将测温头40的测温信号无损地送到测温模10块，对于图2来说，可以使U01C≈U01。但本发明并不限于此，第一温度补偿线可以是一段或多段，第二温度补偿线也可以是一段或多段。对于只有一个测温头的测温系统，只要第一温度补偿线和第二温度补偿线长度相等且特性相反即可达到上述效果。
相较于现有技术中将测温线通过真空炉的密封门胶圈送入真空炉内利用密封胶圈压紧的方式保持真空炉真空度的做法，本实施例中通过真空炉200上的第一连接器30实现真空炉200内外信号线的连接，这样可以避免形成泄漏点，可适用于高真空度的真空炉，可以设置多个测温头，而且不会影响炉门的操作，即克服了现有做法的存在的多种技术问题。
请参照图2，在采用多个测温头的应用中，由于测温头多放置于金属表面，如果两个探头(测温头)的公共端电势不等，挨的太近(中间等效电阻为0)会使它们(U01和U02)的负极端在金属表面再平衡，这会互相干扰，造成测量结果有明显偏差。同理两根正极性补偿线短路也会造成较大误差。有些K型热电偶补偿线接法相反，本叙述也相应相反。为了解决公共端电势可能会再平衡的问题，那么要保证UA1+UB1+UC1≈UA2+UB2+UC2。对于“UA1+UB1+UC1”的值我们很难控制，但保证UA1≈UA2，UB1≈UB2，UC1≈UC2可采用如下方法：UA段的温度补偿性和特性和长度基本一致，同理应用于UB和UC段。基于该理论，提供了另一些实施例用于真空炉的测温系统。
所述另一些实施例用于真空炉的测温系统包括多个所述测温头40(图2中示出了两个)，多个所述测温头40的正极分别通过相应的第一温度补偿线与所述测温模块10的相应正端连接，多个所述测温头40的负极分别通过相应的第二温度补偿线与所述测温模块10的相应负端连接，构成多个测温回路，所述第一连接器30和所述第二连接器20将每一测温回路分为六段，所述多个测温回路中对应温度补偿线段,例如UA1和UA2、UB1和UB2、UC1和UC2的长度及特性一致。这样即可解决多个测温头公共端电势可能会再平衡的问题，也即能够有效减小多个测温头互相干扰引起的测量偏差。
进一步，还可以在所述测温装置100设置有用于将来自每一所述测温头40的数据处理生成温度-时间曲线的数据处理模块，用于将来自每一所述测温头40的数据与预警数据比较实现预警监测的预警模块，以及用于显示温度值、所述曲线及相关信息的显示装置。或者增加其它的一些处理模块，方便工作人员在线查看分析，实时改变实验参数和策略。
一些实施例真空炉测温补偿方法包括采用长度相等且特性相反的两种温度补偿线将测温头40的正极和负极与测温模块10的正端和负端对应连接，以使所述测温模块10的正负端间的电压等于或接近所述测温头40的正负极间的电压。
作为一种优选方案，所述真空炉测温补偿方法还包括在真空炉200设置航空接头或电极法兰(第一连接器30)，所述温度补偿线经所述航空接头或电极法兰与所述测温模块10连接。
作为一种更佳的实施方案，所述真空炉测温补偿方法还包括在配置有多个测温头时，通过设计构成每一测温回路的多段温度补偿线段的长度及特性来减小多个测温头互相干扰引起的测量偏差。
在一种实验中，直接接入16根同型号等长的K型热电偶，经过校准测试，各热电偶测温仅有0.1℃的偏差。然后将各K型热电偶在等长的位置处截断，将含测温头的一端接在真空连接器(上述第一连接器)的腔体内侧，剩余部分作为温度补偿线，连接测温模块后，进行温度测试，其测量值基本没有影响，仅是热电偶测温偏差变为0.2℃。而如果更改各段温度补偿线长度，使其不一致时，则常温时测量误差将超过1℃。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于真空炉的测温系统，包括配置在所述真空炉(200)外的测温装置(100)和配置在所述真空炉内的测温头(40)，其特征在于：所述真空炉(200)设置有第一连接器(30)，所述测温装置(100)设置有第二连接器(20)，所述测温头(40)的正极通过第一温度补偿线(11、12、13)经所述第一连接器和第二连接器与所述测温装置内的测温模块(10)的正端连接，所述测温头(40)的负极通过第二温度补偿线(21、22、23)经所述第一连接器和第二连接器与所述测温装置内的测温模块(10)的负端连接，所述第一温度补偿线和所述第二温度补偿线长度相等且特性相反；
所述测温系统包括多个所述测温头，多个所述测温头的正极分别通过相应的第一温度补偿线与所述测温模块的相应正端连接，多个所述测温头的负极分别通过相应的第二温度补偿线与所述测温模块的相应负端连接，构成多个测温回路，所述第一连接器和所述第二连接器将每一测温回路分为六段，所述多个测温回路中，对应温度补偿线段的长度及特性一致。
2.根据权利要求1所述的用于真空炉的测温系统，其特征在于：所述测温装置设置有用于将来自每一所述测温头的数据处理生成温度-时间曲线的数据处理模块，用于将来自每一所述测温头的数据与预警数据比较实现预警监测的预警模块，以及用于显示温度值、所述曲线的显示装置。
3.根据权利要求1所述的用于真空炉的测温系统，其特征在于：所述第一连接器为航空接头或电极法兰。
4.根据权利要求1所述的用于真空炉的测温系统，其特征在于：所述测温头为K型热电偶。
5.一种真空炉测温补偿方法，包括如权利要求1-4任一项所述的用于真空炉的测温系统，其特征在于：所述真空炉测温补偿方法包括采用长度相等且特性相反的两种温度补偿线将测温头的正极和负极与测温模块的正端和负端对应连接，以使所述测温模块的正负端间的电压等于或接近所述测温头的正负极间的电压；
所述真空炉测温补偿方法还包括在配置有多个测温头时，通过设置每一测温回路中对应温度补偿线段的长度及特性一致，来减小多个测温头互相干扰引起的测量偏差。
6.根据权利要求5所述的真空炉测温补偿方法，其特征在于：所述真空炉测温补偿方法还包括在真空炉设置航空接头或电极法兰，所述温度补偿线经所述航空接头或电极法兰与所述测温模块连接。
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