CN110017918A - 基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，包括恒温器，所述恒温器中分为上下两部分，上半部分中通过纵向隔板分为左右两部分相连通的腔体，其中一个为搅拌腔，另一个为工作腔，搅拌腔中设置有搅拌装置，工作腔中设置有固定点固定装置；下半部分中一侧面水平设置有延伸至恒温器内部的黑体辐射源，黑体辐射源内设有黑体空腔，所述恒温器中黑体辐射源的外围设置有旋流器，旋流器由设置于恒温器外部的电机驱动。使其满足固定点与黑体的复现应用，该装置操作简单、拆卸方便、安全度高，可便于使用者应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度校准辅助装置，尤其是一种基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器。
背景技术
固定点装置与黑体辐射源装置作为当今温度计量的溯源与量值传递的关键源设备，其研究发展历程贯穿温标的整个发展史，至今形成了一系列完整的整套装置。在接触与非接触测温领域，固定点和黑体辐射源均在关键温度点的复现以及温度计的分度和校准方面在起着举足轻重的作用。
固定点炉与黑体炉装置用于固定点容器与黑体腔的加热，为这些固定点的复现过程提供良好的温场，因此固定点炉温场的均匀性将直接影响固定点与黑体的复现水平。限制固定点和黑体辐射源关键温度点的复现的关键因素就是固定点炉与黑体炉装置，当前国际上使用最为广泛的固定点炉与黑体炉装置都采用的三段式固定点控温炉，其控温精度为0.1℃，温场均匀性大都在0.1~0.2℃。无法为固定点及黑体辐射源的复现提供好的温场环境，也无法实现高水平的固定点复现，精确度较低。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，使其满足固定点与黑体的复现应用，该装置操作简单、拆卸方便、安全度高，可便于使用者应用。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，包括恒温器，所述恒温器中分为上下两部分，上半部分中通过纵向隔板分为左右两部分相连通的腔体，其中一个为搅拌腔，另一个为工作腔，搅拌腔中设置有搅拌装置，工作腔中设置有固定点固定装置；下半部分中一侧面水平设置有延伸至恒温器内部的黑体辐射源，黑体辐射源内设有黑体空腔，所述恒温器中黑体辐射源的外围设置有旋流器，旋流器由设置于恒温器外部的电机驱动。
所述固定点固定装置的上端通过隔热材料与工作腔上端的内壁隔绝，且固定点固定装置上端边缘与工作腔上端的内壁密封连接，固定点固定装置下端通过折弯的支撑杆安装于工作腔下端的空腔外壳上，固定点固定装置内部安置有固定点容器装置。
所述固定点固定装置上端边缘与工作腔上端的内壁通过激光焊接密封连接。
所述固定点固定装置包括三根平行纵向设置的竖杆，竖杆上固定多个平行设置的支撑环，竖杆顶部固定有法兰，除最底部的支撑环外，其余支撑环的内径和法兰的内径相等，在支撑环和法兰的圆心在同一直线上，最底部的支撑环的内径小于其余支撑环内径，用于支撑放置于支撑环中的固定点容器装置，竖杆的底部与支撑杆连接，支撑杆末端折弯安装于工作腔下端的空腔外壳上。
所述固定点容器装置包括金属外壳，外壳内部装有石墨容器，石墨容器内放置高纯固定点金属体。
所述固定点容器装置还包括设置于石墨容器上部的温度计阱，温度计阱中放置有温度计。
所述温度计阱与固定点固定装置外壁之间设置有隔热板。
所述金属外壳采用具有极强耐腐蚀的高温合金GH718制备而成。
所述恒温器为盐浴恒温槽，所述盐浴恒温槽的控温精度为0.01℃，垂直温场均匀性为20mK；所述盐浴恒温槽的高温温场的温度上限为700℃。
所述搅拌装置包括安装在盐浴恒温槽上的电机以及安装于其动力输出杆上的搅拌桨叶。配置搅拌桨叶，可以促进内部高温介质的流动，保证温场的均匀性。
所述黑体辐射源的外壳由金属合金制作而成。可有效抵挡槽腔内介质在膨胀时对黑体腔外壳应力，避免黑体辐射源装置被破坏。所述金属外壳为耐高温、抗氧化、耐腐蚀金属制成，使外界介质免受污染。
所述黑体腔体前端面呈锥形，腔体内表面磨砂处理，并涂有2mm厚石墨涂层。
所述盐浴恒温槽内、外壁之间填充有保温材料。保温材料，一方面可减少热损失，另一方面可防止因整个装置外壳温度偏高而造成的对使用者的人身伤害。
本发明中，盐浴恒温槽的以加热熔化后的液态盐为介质，附加机械搅拌，此过程的高温温场均匀度可与恒温油槽相媲美，温度上限可达到700℃。旋流器，使盐浴恒温槽内的介质在高温下循环流动，改善黑体空腔的温场的均匀性，使其等温区的温场分布更加均匀，从而提升黑体辐射源的发射率。盐浴恒温槽内可将黑体辐射源装置放入其中，保证黑体辐射源可均匀受热，进而为黑体辐射源的校准过程提供均匀的温场。由于盐浴恒温槽内部的介质具有高温熔化、低温凝固的特性，要求放入槽腔内的黑体辐射源装置必须能够承载高压负荷，因此黑体辐射源装置采用金属外壳。由于恒温槽内部介质为无机盐，介质被污染可能导致温场的均匀性受到干扰，最易污染介质的便是与其直接接触的黑体辐射源装置金属外壳，金属在高温下发生氧化方应后的氧化物脱落，会直接导致槽腔内温场的不均匀，进而影响辐射源的复现水平；金属外壳的氧化程度加深，可能导致黑体腔的破裂外溢，这将直接危及现场人员的人身安全，因此选用耐腐蚀、抗氧化的高温合金材料。
本发明的恒温温度源装置（即盐浴恒温槽）的控温精度提升至0.01℃，在700℃时温场的均匀性可提升至20mK，相较于当前的固定点干体炉装置已然是一个重大突破。将固定点容器放置于温场均匀度为20 mK的液体槽内，固定点的水平将会有巨大的提升。
盐浴恒温槽装置进行密封处理，由于固定点容器是整个固定点装置的核心，保证固定点不被破坏是重中之重，因此在槽腔内部布置了固定点容器固定装置，确保固定点容器装置不会因震动而被破坏。固定装置的可将固定点容器装置放入其间，循环流动的传热介质可保证固定点装置可均匀受热，进而为固定点的复现过程提供均匀的温场。
由于盐槽内部介质高温熔化、低温凝固的特性，要求放入槽腔内的固定点装置必须能够承载高压负荷，因此固定点容器装置的外壳采用金属外壳。
由于盐槽内部介质为无机盐，介质被污染极易导致温场的均匀性受到干扰，最易污染介质的便是与其直接接触的固定点容器装置金属外壳，金属在高温下发生氧化方应后的氧化物脱落，会直接导致槽腔内温场的不均匀，进而影响固定点的复现水平；金属外壳的氧化程度加深，可能导致固定点的破裂外溢，这将直接危及现场人员的人身安全。因此需利用耐高温耐腐蚀的金属壳对固定点装置进行保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明充分利用现有的盐浴恒温槽的优良温场指标，将固定点与盐槽相结合，通过利用液体恒温温度源装置为黑体辐射源装置及固定点复现提供更好的温场均匀性指标，以达到高水平的固定点复现。
2.本发明使用耐高温、抗氧化、耐腐蚀的金属对固定点容器和黑体辐射源装置保护，保证了黑体辐射源装置和固定点的安全，同时也保证了固定点和黑体辐射源复现流程的顺利的进行。
3 .本发明在槽腔内部设置固定点容器固定装置，确保固定点容器装置不会因震动而被破坏。
附图说明
图1是本发明一个实施例的整体结构；
图2是固定点容器固定装置结构示意图；
其中，1. 盐浴恒温槽，2.工作腔，3.温度计阱，4.固定点容器装置，5.搅拌腔，6.搅拌桨叶，7.固定点固定装置，8.支撑杆，9. 黑体空腔，10.旋流器，11.电机，12.隔板，13.竖杆，14.支撑环，15.法兰，16.黑体辐射源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，包括盐浴恒温槽1、固定点容器装置4及其固定装置7、黑体空腔9、旋流器10、电机11。所述盐浴恒温槽1中分为上下两部分，上半部分中通过纵向隔板12分为左右两部分相连通的腔体，其中一个为搅拌腔5，另一个为工作腔2，搅拌腔5中设置有搅拌装置，工作腔2中设置有固定点固定装置7；下半部分中一侧面水平设置有延伸至盐浴恒温槽1内部的黑体辐射源16，黑体辐射源16内设有黑体空腔9，所述盐浴恒温槽1中黑体辐射源16的外围设置有旋流器17，旋流器10由设置于盐浴恒温槽1外部的电机11驱动。旋流器10，使盐浴恒温槽1内的介质在高温下可以在空腔内壳与空腔外壳之间的夹层内循环流动，改善黑体空腔9的温场的均匀性，使其等温区的温场分布更加均匀，从而提升黑体辐射源的发射率。
工作腔2中设置有固定点固定装置7，固定点固定装置7上端通过隔热材料与工作腔2上端的内壁隔绝，且固定点固定装置7上端边缘与工作腔2上端的内壁通过激光焊接密封连接，固定点固定装置4下端通过支撑杆8安装于工作腔2下端的空腔外壳上，固定点固定装置7下端利用支撑杆8进行焊接以增大固定装置的承载负荷能力，固定点固定装置7内部安置有固定点容器装置4。
如图2所示，固定点固定装置7包括三根平行纵向设置的竖杆13，竖杆13上固定多个平行设置的支撑环14，竖杆13顶部固定有法兰15，除最底部的支撑环14外，其余支撑环14的内径和法兰15的内径相等，在支撑环14和法兰15的圆心在同一直线上，最底部的支撑环14的内径小于其余支撑环14内径，用于支撑放置于支撑环14中的固定点容器装置4。
所述固定点容器装置4，包括金属外壳，金属外壳采用具有极强耐腐蚀的高温合金GH718制备而成，外壳内部装有石墨容器，石墨容器内放置高纯固定点金属体。固定点容器装置4还包括设置于石墨容器上部的温度计阱3，温度计阱3中放置有温度计。所述温度计阱3与固定点固定装置7外壁之间设置有隔热板。
盐浴恒温槽1的控温精度为0.01℃，垂直温场均匀性为20mK；所述盐浴恒温槽2的高温温场的温度上限为700℃。
搅拌装置包括安装在盐浴恒温槽1上的电机以及安装于其动力输出杆上的搅拌桨叶6。配置搅拌桨叶6，可以促进内部高温介质的流动，保证温场的均匀性。
黑体辐射源16的外壳由金属合金制作而成。可有效抵挡槽腔内介质在膨胀时对黑体腔外壳应力，避免黑体辐射源装置被破坏。所述金属外壳为耐高温、抗氧化、耐腐蚀金属制成，使外界介质免受污染。黑体空腔9是利用金属合金制成的锥形空腔体，腔体内表面进行磨砂处理，并涂2mm后的石墨涂层，内壁表面喷涂高发射率涂层，使其达到使用要求。
盐浴恒温槽1内外壁之间填充有保温材料。保温材料，一方面可减少热损失，另一方面可防止因整个装置外壳温度偏高而造成的对使用者的人身伤害。
由于盐槽内部的传热介质具有高温熔化、低温凝固的特性，这就要求放入槽腔内的固定点装置能够承载高压负荷，因此固定点外壳采用金属外壳。采用耐高温耐腐蚀的金属外壳，可有效抵挡槽腔内介质在膨胀时多固定点外壳带来的应力，避免固定点装置被破坏。金属外壳为耐高温、抗氧化、耐腐蚀金属制成，也可有效避免槽腔内传热介质被污染。
由于固定点容器和黑体腔是整个装置的核心，保证固定点容器和黑体腔不被破坏是重中之重，因此在槽腔内部布置了固定点容器和黑体腔固定装置，确保固定点容器装置不会因震动而被破坏。固定点容器和黑体腔固定装置的可将固定点容器和黑体腔装置放入期间，循环流动的传热介质可保证固定点装置可均匀受热，进而为固定点的复现过程提供均匀的温场。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，包括恒温器，所述恒温器中分为上下两部分，上半部分中通过纵向隔板分为左右两部分相连通的腔体，其中一个为搅拌腔，另一个为工作腔，搅拌腔中设置有搅拌装置，工作腔中设置有固定点固定装置；下半部分中一侧面水平设置有延伸至恒温器内部的黑体辐射源，黑体辐射源内设有黑体空腔，所述恒温器中黑体辐射源的外围设置有旋流器，旋流器由设置于恒温器外部的电机驱动。
2.如权利要求1所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述固定点固定装置的上端通过隔热材料与工作腔上端的内壁隔绝，且固定点固定装置上端边缘与工作腔上端的内壁密封连接，固定点固定装置下端通过支撑杆安装于工作腔下端的空腔外壳上，固定点固定装置内部安置有固定点容器装置。
3.如权利要求1所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述固定点固定装置上端边缘与工作腔上端的内壁通过激光焊接密封连接。
4.如权利要求1所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述固定点固定装置包括三根平行纵向设置的竖杆，竖杆上固定多个平行设置的支撑环，竖杆顶部固定有法兰，除最底部的支撑环外，其余支撑环的内径和法兰的内径相等，在支撑环和法兰的圆心在同一直线上，最底部的支撑环的内径小于其余支撑环内径，用于支撑放置于支撑环中的固定点容器装置。
5.如权利要求4所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述固定点容器装置包括金属外壳，外壳内部装有石墨容器，石墨容器内放置高纯固定点金属体。
6.如权利要求4所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述固定点容器装置还包括设置于石墨容器上部的温度计阱，温度计阱中放置有温度计；所述温度计阱与固定点固定装置外壁之间设置有隔热板。
7.如权利要求1所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述恒温器为盐浴恒温槽，所述盐浴恒温槽的控温精度为0.01℃，垂直温场均匀性为20mK；所述盐浴恒温槽的高温温场的温度上限为700℃。
8.如权利要求7所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述盐浴恒温槽内外壁之间填充有保温材料。
9.如权利要求7所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述搅拌装置包括安装在盐浴恒温槽上的电机以及安装于其动力输出杆上的搅拌桨叶。
10.如权利要求1所述的基于液体恒温源的固定点与黑体双用标准器，其特征是，所述黑体辐射源的外壳由金属合金制作而成，所述黑体腔体前端面呈锥形，腔体内表面磨砂处理，并涂有2mm厚石墨涂层。
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