CN110375551A - 一种高温面源加热装置 - Google Patents
一种高温面源加热装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110375551A CN110375551A CN201910649703.XA CN201910649703A CN110375551A CN 110375551 A CN110375551 A CN 110375551A CN 201910649703 A CN201910649703 A CN 201910649703A CN 110375551 A CN110375551 A CN 110375551A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heating
- high temperature
- heating device
- face source
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000011343 solid material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- -1 covering Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
- F27B17/02—Furnaces of a kind not covered by any preceding group specially designed for laboratory use
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/02—Ohmic resistance heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0003—Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
本发明属于光学测试技术领域,涉及一种高温面源加热装置;本发明的高温面源加热装置包括加热炉体和温控箱;所述温控箱输出端与所述加热炉体的输入端连接,所述温控箱输入端与所述加热炉体的输出端连接;所述加热炉体包括外壳(6)及位于外壳(6)内部的加热棒(2)、电阻(3)、加热金属块(4);所述加热棒(2)和电阻(3)埋置于所述加热金属块(4)内部,所述加热金属块(4)上开有放置待加热样品的样品池(1);所述加热金属块(4)中内埋的温度控制模块采用人工智能PID调节算法进行修正。本发明的高温面源加热装置能够达到对固体材料进行均匀接触面加热且能达到较高温度的可控温加热的目的。
Description
技术领域
本发明属于光学测试技术领域,具体涉及一种高温面源加热装置。
背景技术
材料的光谱发射率是表征材料表面红外辐射能力大小的物理量,是描述物体热辐射特性的重要参数,在辐射测量、红外制导和红外隐身领域有着重要的应用价值。近年来,随着材料技术及能源技术的快速发展,现代光电武器对抗性能也随之迅速发展。研究自身材料的目标特性在光电对抗、隐身防护方面尤为重要。尤其在航空领域,蒙皮、涂层等材料光谱发射率的测量将扮演更加重要的角色。
当前红外材料多种性能参数的测量需要一个温度较高、均匀性较好且温度可控的加热装置。目前,用于红外材料加热的方法主要是感应加热,感应加热虽能满足升温速度的要求,但存在表面效应,短时间保温容易出现温度不均匀。而温度检测往往采用热敏电阻或集成型数字测温芯片构成的测温探头,其测量精度较低,无法满足高精度测量的需求。
发明内容
本发明的目的是:提供一种高温面源加热装置,已达到对固体材料进行均匀接触面加热且能达到较高温度的可控温加热的目的。
为解决此技术问题,本发明的技术方案是:一种高温面源加热装置,包括加热炉体和温控箱;温控箱输出端与加热炉体的输入端连接,温控箱输入端与加热炉体的输出端连接;加热炉体包括位于外壳6内部的:加热棒2、电阻3、加热金属块4;加热棒2和电阻3埋置于加热金属块4内部,加热金属块4上开有放置待加热样品的样品池1。
高温面源加热装置还包括帖敷于加热金属块4前后的石墨层5,石墨层5的厚度为1-3mm。
高温面源加热装置还包括:埋置于加热金属块4内部的温度传感器。
加热棒2与加热炉体的输入端连接;电阻3与加热炉体的输出端连接。
进一步地,加热棒2为弯曲形状的加热棒,可以为波浪形、圆环盘形、肠道形等用于加热的均匀。加热棒2材质为金属,优选为不锈钢。
进一步地,电阻3为Pt100电阻;温度传感器为铂电阻温度传感器。
进一步地,加热金属块4为钢块;用于样品的面源加热。
进一步地,石墨层5用绝热胶粘贴。
进一步地,温度控制模块采用人工智能PID调节算法进行修正。
本发明的有益效果是:本发明的高温面源加热装置测量固体(不透明)在高温条件(50℃-600℃)下的红外发射率系数,是材料红外发射率测试系统的重要组成部分。用于材料红外光谱辐射系数、材料透过率、材料光谱辐射强度和光谱辐射出射度等性能参数测量的辐射源。能够应用于兵器、航空等领域目标材料的加热与控温,为进一步开展材料红外辐射特性的应用研究提供基本条件保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案,下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域的技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的高温面源加热装置结构示意图。
图2为本发明的高温面源加热装置温度控制模板原理图。
其中,1-样品池、2-加热棒、3-电阻、4-加热金属块、5-石墨层、6-外壳。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下,所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中,提出了许多具体的细节,以便对本发明的全面理解。但是,对于本领域的普通技术人员来说,很明显的是,本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法,而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中,没有示出公知的结构和技术,以避免对本发明造成不必要的模糊。
为了克服当前红外材料加热技术存在的问题,通过对面源黑体的机理研究,本发明提出一种能够给固体材料进行均匀接触面加热且能达到较高温度的可控温加热装置。本发明设计的高温加热装置的最高加热温度为600℃。
图1为本发明的高温面源加热装置结构示意图,加热金属块4采用金属材料不锈钢制成,其中内埋有弯曲的电加热棒2,采用埋植于加热金属块4内部的铂电阻温度传感器进行温度测量与实时控制。在加热装置金属材料的前后用绝热胶贴有一层2mm厚度的石墨层5,并使其紧密贴合加热金属块4,以确保有效地将所有热量辐射至被测样品,尽可能避免热量损失,提高了测试结果的准确率,被测材料样品放置于样品池1中,通过与加热金属块4紧密接触实现加热。
本发明的高温面源加热装置采用埋植于加热金属块4内部的铂电阻Pt100温度传感器进行温度测量与实时控制。Pt100温度传感器的测量采用髙精度AI数字控温仪表,支持多种热电偶和热电阻规格,分辨力达0.01℃。同时考虑到材料厚度及同空气等的热交换,本发明涉及的温度控制模块采用相应人工智能PID调节算法进行适当修正,来确保样品表面温度准确性。其原理如图2所示,图中箭头代表的是信号的流向,散热是指加热炉的降温主要通过自然散热来实现。RTD为电阻式温度传感器,PID为比例(proportion)-积分(integral)-微分(derivative),A/D转换电路为模拟/数字转换电路。
利用本发明的高温面源加热装置试验过程及结果如下:
将已知发射率的试验样片插入按照本发明技术方案设计的加热装置中,并将加热温度分别设置为50℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。用SC7300热像仪对样品表面温度进行测试。将试验样片的发射率输入热像仪,测试所得的温度即是试验样片的表面温度。通过热像仪测试结果分别对样品加热装置的温度范围、温度准确性、温度均匀性进行了分析,结果如表1、表2、表3所示。
表1 温度范围测试表
设置温度 | 50℃ | 600℃ |
实测温度 | 51.3℃ | 598.6℃ |
表2 温度准确性测试表
设置温度 | 100℃ | 200℃ | 300℃ | 400℃ | 500℃ |
实测温度 | 100.6℃ | 201.3℃ | 300.8℃ | 399.5℃ | 498.6℃ |
表3 温度均匀性测试表
设置温度 | 最高温度 | 最低温度 | 均方差 |
300℃ | 303.3℃ | 296.9℃ | 3.1℃ |
从测试结果可以看出,本发明设计的高温加热装置的温度测试范围为50℃-600℃;温度准确性在50~100℃范围内优于±3℃,100~600℃优于±3%;温度均匀性优于±4℃。能满足红外发射率测试的要求。
最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可以轻易想到各种等效的修改或者替换,这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高温面源加热装置,其特征在于:所述的高温面源加热装置包括加热炉体和温控箱;所述温控箱输出端与所述加热炉体的输入端连接,所述温控箱输入端与所述加热炉体的输出端连接;所述加热炉体包括外壳(6)及位于外壳(6)内部的加热棒(2)、电阻(3)、加热金属块(4);所述加热棒(2)和电阻(3)埋置于所述加热金属块(4)内部,所述加热金属块(4)上开有放置待加热样品的样品池(1)。
2.根据权利要求1所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的高温面源加热装置还包括帖敷于加热金属块(4)前后的石墨层(5)。
3.根据权利要求2所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的石墨层(5)的厚度为1-3mm。
4.根据权利要求1所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的高温面源加热装置还包括:埋置于加热金属块(4)内部的温度传感器。
5.根据权利要求1所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的加热棒(2)与加热炉体的输入端连接;电阻(3)与加热炉体的输出端连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的加热棒(2)为形状弯曲的加热棒,材质为金属。
7.根据权利要求1至5任一项所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的电阻(3)为Pt100电阻;温度传感器为铂电阻温度传感器。
8.根据权利要求1至5任一项所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的加热金属块(4)为钢块。
9.根据权利要求2至5任一项所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的石墨层(5)用绝热胶粘贴。
10.根据权利要求4所述的高温面源加热装置,其特征在于:所述的温度传感器中温度控制模块采用人工智能PID调节算法进行修正。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910649703.XA CN110375551A (zh) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | 一种高温面源加热装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910649703.XA CN110375551A (zh) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | 一种高温面源加热装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110375551A true CN110375551A (zh) | 2019-10-25 |
Family
ID=68253931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910649703.XA Pending CN110375551A (zh) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | 一种高温面源加热装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110375551A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111351806A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-30 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种变温反射率测试座装置 |
CN111765979A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-10-13 | 威图视觉系统(深圳)有限公司 | 红外热成像测量数据分析结合补偿温度校准方法 |
CN115435593A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-06 | 西安应用光学研究所 | 一种高温材料发射率测试用样品加热炉 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001288475A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-10-16 | Koori Sangyo:Kk | 加熱装置およびこれを用いた籾殻炭の製造方法 |
CN105929872A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-09-07 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种中温面源辐射源的温度控制装置及方法 |
CN105989907A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-10-05 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种毫米波高温大发射面黑体源 |
CN110017902A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-16 | 西安应用光学研究所 | 高温目标材料红外发射率测量装置及方法 |
-
2019
- 2019-07-18 CN CN201910649703.XA patent/CN110375551A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001288475A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-10-16 | Koori Sangyo:Kk | 加熱装置およびこれを用いた籾殻炭の製造方法 |
CN105989907A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-10-05 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种毫米波高温大发射面黑体源 |
CN105929872A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-09-07 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种中温面源辐射源的温度控制装置及方法 |
CN110017902A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-16 | 西安应用光学研究所 | 高温目标材料红外发射率测量装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张宏等: "《面黑体辐射源温控系统的设计与实现》", 《电机与控制学报》 * |
陈丁跃: "《精密探测系统多学科优化与复合抗振冲控制》", 31 March 2006 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111351806A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-30 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种变温反射率测试座装置 |
CN111765979A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-10-13 | 威图视觉系统(深圳)有限公司 | 红外热成像测量数据分析结合补偿温度校准方法 |
CN115435593A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-06 | 西安应用光学研究所 | 一种高温材料发射率测试用样品加热炉 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110375551A (zh) | 一种高温面源加热装置 | |
CN101929968B (zh) | 热扩散率测量装置 | |
CN102818636B (zh) | 一种红外热像仪低温测温的辐射定标方法 | |
CN105784631B (zh) | 一种负温及常温不透明材料发射率测量装置 | |
CN103677011B (zh) | 一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统 | |
CN102967623A (zh) | 红外灯阵热流密度标定装置及标定方法 | |
CN102090884B (zh) | 一种黑体辐射源的腔体装置 | |
CN113155885A (zh) | 一种石英灯辐射加热试验热损失标定方法及标定装置 | |
Wu et al. | High-temperature deformation measurement of the heated front surface of hypersonic aircraft component at 1200° C using digital image correlation | |
CN109444215B (zh) | 非稳态超高温隔热性能试验装置及试验方法 | |
CN105388938A (zh) | 应用于大尺寸非准直式地球模拟器的精密温控装置 | |
CN106248726A (zh) | 抗氧化涂层在500~2300℃区间热震/热疲劳性能和辐射特性测试装置 | |
CN106248728A (zh) | 热工实验热平衡环境自动控制装置及其控制方法 | |
CN103616079A (zh) | 一种高精度变温微波黑体定标源的综合设计方法 | |
CN105758208A (zh) | 高温热处理非接触式温度均匀性检测系统及其检测方法 | |
CN201929948U (zh) | 一种黑体辐射源的腔体装置 | |
CN109459140A (zh) | 一种用于红外辐射外场测试的超大面积红外辐射靶板 | |
CN212058501U (zh) | 一种模拟飞行热载荷的弹头结构高温试验装置 | |
CN105911094A (zh) | 微/纳米孔隙材料高温传热的测量装置及高温传热实验方法 | |
CN105929872A (zh) | 一种中温面源辐射源的温度控制装置及方法 | |
CN111397450A (zh) | 一种模拟飞行热载荷的弹头结构高温试验装置及试验方法 | |
CN108168857B (zh) | 一种座舱盖疲劳试验中温度控制方法 | |
CN106680312B (zh) | 一种膜式壁结构锅炉散热损失测试装置 | |
CN110579283A (zh) | Hdr动态红外辐射源阵列靶标 | |
Márquez et al. | Test bench HEATREC for heat loss measurement on solar receiver tubes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191025 |