CN109506813B - 一种测温晶体传感器标定过程中的退火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种测温晶体传感器标定过程中的退火方法，进行测温晶体传感器1标定过程中的退火操作时，先将测温晶体传感器1同跟踪测温传感器2一齐放入到加热炉恒温区3内，并实时记录跟踪测温传感器2测得的升温及恒温数据，达到恒温时间后将晶体传感器1单独取出加热炉外自然冷却，测温传感器2仍留在加热炉内随炉温冷却。使用这种方法能够在不损坏跟踪测温传感器的情况下获得测温晶体传感器标定过程中退火的温度历程，提升标定准确度和一致性的同时降低标定成本90％以上。具有较高的工程意义和经济价值。

Description

一种测温晶体传感器标定过程中的退火方法
技术领域
本发明属于晶体测温技术领域，具体涉及一种测温晶体传感器标定过程中的退火方法。
背景技术
测温晶体传感器是一种新型的测温传感器，由于其非侵入、无引线、体积小等特性，广泛应用于航空发动机内传统测温传感器无法胜任的测试内容如涡轮叶片温度分布测量、加力燃烧室壁温测量、高温燃气温度分布测量等。
SiC晶体经辐照后内部会产生缺陷，经历退火后此缺陷会有一定程度的恢复，缺陷的恢复程度与退火的整个温度历程相关，利用此相关关系可以实现测温的目的，这就是测温晶体传感器的测温原理。
测温晶体传感器的标定保证了测温晶体传感器的测温结果准确可靠可追溯，是测温晶体传感器使用的前提。测温晶体传感器的标定就是通过对一系列测温晶体传感器提供不同的退火条件，并结合条件对其缺陷恢复程度进行相关性研究，最终获得晶体测温函数的过程。
由此可知，退火是测温晶体传感器标定工作中极其重要的一环，退火温度历程对最终的标定结果有着不可忽视的影响。由于温度参数的特殊性，即便是国内最高等级的加热炉，在晶体标定温度区间(500℃到1400℃)内，温场内均匀性引入的不确定性也无法忽略。因此，使用跟踪测温传感器跟踪测量晶体整个退火过程的温度历程十分必要。但又存在一个问题，即无论何种测温传感器，立刻离开高温环境到自然温度下冷却后都会损坏，导致试验成本高昂的同时也无法保证标定系列试验在条件上的一致性。
发明内容
本发明的目的是：
提供一种既不损坏跟踪测温传感器，又能跟踪测量测温晶体传感器标定过程中退火温度历程的方法。达到提升标定准确度和一致性的同时大幅降低标定成本的效果。
本发明的技术方案是：
一种测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：进行测温晶体传感器1标定过程中的退火操作时，先将测温晶体传感器1同跟踪测温传感器2一齐放入到加热炉恒温区3内，并实时记录跟踪测温传感器2测得的升温及恒温数据，达到恒温时间后将晶体传感器1单独取出加热炉外自然冷却，跟踪测温传感器2仍留在加热炉内随炉温冷却。
所述测温晶体传感器1及跟踪测温传感器2进入加热炉及在加热炉内恒温的全部过程中,测温晶体传感器1所在位置与跟踪测温传感器2的测温端位置水平距离不超过20mm，垂直距离不超过5mm。
所述升温及恒温数据的测量中，升温时间与恒温时间转换的节点，为跟踪测温传感器2温度变化第一次不大于0.1℃/10s的时间节点。
所述测温晶体传感器1安装在晶体夹具4上，通过晶体夹具4进出加热炉。
还包括有非接触式测温传感器5，所述晶体夹具4从加热炉11中取出后，使用非接触式测温传感器5测量并记录晶体夹具4上安装测温晶体传感器1位置的降温数据。
所述测温晶体传感器1单独取出加热炉外自然冷却时，使用非接触式测温传感器5记录降温数据，最终获得的测温晶体传感器1退火温度历程的数据结果，由跟踪测温传感器2采集到的升温和恒温数据，及非接触式测温传感器5采集到的降温数据，分别经过跟踪测温传感器2和非接触式测温传感器5的校准数据修正后的数据组成。
跟踪测温传感器2与晶体夹具4分别单独固定在位移机构6上，由位移机构6一齐送入加热炉恒温区内。
所述跟踪测温传感器2采用热电偶。
所述的非接触式测温传感器5采用红外测温仪。
本发明的有益效果是：
采用先将晶体传感器同跟踪测温传感器一齐放入到加热炉恒温区内，并实时记录跟踪测温传感器测得的升温及恒温数据，达到恒温时间后将晶体传感器单独取出加热炉外自然冷却，测温传感器仍留在加热炉内随炉温冷却，并使用非接触式测温传感器测量并记录安装晶体位置的降温数据的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，提升标定准确度和一致性的同时降低标定成本90％以上。具有较高的工程意义和经济价值。
附图说明
图1是本发明所描述的一种测温晶体传感器标定过程中的退火方法的示意图；
其中，1-测温晶体传感器、2-跟踪测温传感器、3-恒温区、4-晶体夹具、5-非接触式测温传感器、6-位移机构。
图2是本发明所描述的一种测温晶体传感器标定过程中的退火试验系统示意图；
其中，2-跟踪测温传感器、5-非接触式测温传感器、7-固定装置、8-数采系统、9-计算机、10-控制系统、11-加热炉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
对某批次测温晶体传感器进行标定过程中的退火操作时，采取以下工作步骤；
1、根据标定要求，制定本次退火试验条件，包括：退火温度、恒温时间、测温晶体传感器个数、跟踪温度传感器信息、非接触式测温传感器信息。
2、将测温晶体传感器1安装在晶体夹具4内，安装方式主要有裸露放置于深孔内和使用906胶封装在浅孔内两种。
3、将晶体夹具4及跟踪测温传感器2分别单独固定在位移机构6上，保证测温晶体传感器1所在位置与跟踪测温传感器2的测温端位置水平距离不超过20mm，垂直距离不超过5mm。
4、将非接触式测温传感器5对准将要放置晶体夹具的固定装置7，确保非接触式测温传感器5的测量位置与测温晶体传感器所在位置一致。
5、将跟踪温度传感器2和非接触式测温传感器5连接到数采系统8，通过计算机9初始化并设置数采系统8和加热炉控制系统10，将加热炉11升温温度设定为本次试验制定的退火温度。
6、待加热炉温度达到本次试验的退火温度并稳定后，开始自动记录跟踪测温传感器2和非接触式测温传感器5采集到的温度数据，并操作位移机构将测温晶体传感器1和跟踪测温传感器2一齐送入加热炉恒温区3内。
7、当跟踪测温传感器2采集到的温度变化不大于0.1℃/10s时开始计时，当计时时间达到本次试验制定的恒温时间时，松开位移机构6对晶体夹具4的固定，将晶体夹具取出加热炉并放置在固定装置7上。
8、停止加热炉11的控温指令，使跟踪测温传感器2随炉冷却。
9、跟踪测温传感器2和非接触式测温传感器5记录的温度数据通过跟踪测温传感器2和非接触式测温传感器5的校准结果修正后组成此次退火试验测温晶体传感器的温度历程。

Claims (8)

1.一种测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：进行测温晶体传感器(1)标定过程中的退火操作时，先将测温晶体传感器(1)同跟踪测温传感器(2)一齐放入到加热炉恒温区(3)内，并实时记录所述跟踪测温传感器(2)测得的升温及恒温数据，达到恒温时间后将晶体传感器(1)单独取出加热炉外自然冷却，所述跟踪测温传感器(2)仍留在加热炉内随炉温冷却；
所述测温晶体传感器(1)单独取出加热炉外自然冷却时，使用非接触式跟踪测温传感器(5)记录降温数据，最终获得的测温晶体传感器(1)退火温度历程的数据结果，由所述跟踪测温传感器(2)采集到的升温和恒温数据，及所述非接触式跟踪测温传感器(5)采集到的降温数据，分别经过所述跟踪测温传感器(2)和非接触式跟踪测温传感器(5)的校准数据修正后的数据组成。
2.根据权利要求1所述的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：所述测温晶体传感器(1)及跟踪测温传感器(2)进入加热炉及在加热炉内恒温的全部过程中,所述测温晶体传感器(1)所在位置与跟踪测温传感器(2)的测温端位置水平距离不超过20mm，垂直距离不超过5mm。
3.根据权利要求1所述的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：所述升温及恒温数据的测量中，升温时间与恒温时间转换的节点，为所述跟踪测温传感器(2)温度变化第一次不大于0.1℃/10s的时间节点。
4.根据权利要求1所述的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：所述测温晶体传感器(1)安装在晶体夹具(4)上，通过晶体夹具(4)进出加热炉。
5.根据权利要求4所述的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：所述晶体夹具(4)从加热炉(11)中取出后，使用非接触式跟踪测温传感器(5)测量并记录晶体夹具(4)上安装测温晶体传感器(1)位置的降温数据。
6.根据权利要求5所述的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：跟踪测温传感器(2)与晶体夹具(4)分别单独固定在位移机构(6)上，由位移机构(6)一齐送入加热炉恒温区内。
7.根据权利要求1所述的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：所述跟踪测温传感器(2)采用热电偶。
8.根据权利要求1所述的测温晶体传感器标定过程中的退火方法，其特征在于：所述的非接触式跟踪测温传感器(5)采用红外测温仪。
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