CN111474205A - 一种用于检测热分析用热流和温度传感器的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测热分析用热流和温度传感器的系统，包括装置本体、匀速控温装置、热流和温度传感器测量模块、计算机，所述装置本体由炉体、加热丝、保温层和测温热电偶组成，炉体由导热系数高的银质材料制作，炉体中心位置放置被测的热流和温度传感器，炉体的外壁缠绕细密的螺旋状加热丝，加热丝外侧设置保温层，炉体恒温区位置设置测温热电偶，用于测量炉体温度，测温热电偶贴近炉壁，热流和温度传感器测量模块输出信号给计算机，匀速控温装置和计算机连接。本发明具有以下特点：1测试本体均温性好，导热性好；2：温控装置控制精度高，升温速率的线性偏差小，不受控制电网波动影响；3：精度高、分辨率高、不受热辐射、磁辐射影响。
Description
技术领域
本发明涉及传感器检测领域，具体是一种用于检测热分析用热流和温度传感器的系统及方法。
背景技术
差示扫描量热仪是在温度程序控制下，测量试样与参比物在单位时间内能量差随温度变化的一种仪器。其核心技术为热流和温度传感器。传感器是通过两支同一型号的镍铬-康铜热电偶组成，反向连接形成热流信号，用于测量仪器的热流。正向连接部分形成温度信号，用于测量试样的温度。由于两支热电偶本身可能存在差异，在焊接、清洗后，热电特性会发生变化，有可能导致热电偶的误差或两支热电偶不匹配。若两支热电偶的误差过大，会影响差示扫描量热仪的基线，从而导致整台仪器无法正常工作。因此，在热流和温度传感器装入仪器前，先对传感器进行预先检测变得格外重要。
发明专利内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一个测试本体，测试本体具备均温性好、导热性好特点，能在程序温控控制下均温升降温；提供一套能实现程序控制，匀速升降温的控制装置；提供一套高精度高分辨率检测热流、温度传感器的装置；提供一套管理测试软件，用于检测判断传热流、温度传感器是否满足实际要求。其具体技术方案如下：
一种用于检测热分析用热流和温度传感器的系统，包括装置本体、匀速控温装置、热流和温度传感器测量模块、计算机，所述装置本体由炉体、加热丝、保温层和测温热电偶组成，炉体由导热系数高的银质材料制作，炉体中心位置放置被测的热流和温度传感器，炉体的外壁缠绕细密的螺旋状加热丝，加热丝外侧设置保温层，炉体恒温区位置设置测温热电偶，用于测量炉体温度，测温热电偶贴近炉壁，热流和温度传感器测量模块输出信号给计算机，匀速控温装置和计算机连接。
进一步的，所述匀速控温装置包括经交流滤波稳压电路、高精度缴流转直流电路、0.1%分辨率直流调节模块和可编程温控器，所述匀速控温装置由220V AC供电，经交流滤波稳压电路、高精度交流转直流电路、0.1%分辨率直流调节模块与加热丝连接，测温热电偶与可编程温控器连接，可编程温控器和0.1%分辨率直流调节模块连接。
进一步的，所述热流和温度传感器由整块康铜加工成形，在传感器的两个凸台底部各焊一支镍铬-康铜热电偶，以组成热分析用的热流和温度传感器，两支热电偶反向连接形成热流信号，用于测量仪器的热流，正向连接形成温度信号，用于测量试样温度。
进一步的，所述热流和温度传感器测量模块的热流信号由两支热电偶1、2反向连接，经两级放大后，接入24位A/D转换器，经CPU采集后生成，温度信号由一支热电偶接入运输放大器，接入24位A/D转换器，经CPU采集后生成。
一种用于检测热分析用热流和温度传感器的方法，包括如下步骤：首先计算机发布指令给可编程温控器，可编程温控器执行程序温度控制，由匀速控温装置执行控制，装置本体按照目标程序匀速升温；被测热流和温度传感器在升温过程中产生信号，由热流和温度传感器信号测量模块采集并传送给计算机；计算机根据差热基线偏差度与测温升温速率偏差度判断被测热流和温度传感器是否符合设计要求。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：、1测试本体均温性好，导热性好。2：温控装置控制精度高，升温速率的线性偏差小，不受控制电网波动影响。3：传感器检测装置精度高、分辨率高、不受热辐射、磁辐射影响。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2本发明的热流和温度传感器结构图。
图3为本发明的匀速控温装置结构图。
图4为本发明的热流和温度传感器信号测量单元结构图。
图5为本发明的测量流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和3所示，本发明的用于检测热分析用热流和温度传感器的系统，包括装置本体、匀速控温装置、热流和温度传感器测量模块、计算机，装置本体由炉体、加热丝、保温材料和测温热电偶3组成，炉体由导热系数高的银质材料制作，炉体中心位置放置被测的热流和温度传感器。银质炉体确保证炉体的均温性，也能快速的将热量传递给被测热流和温度传感器。炉体的外壁缠绕细密的螺旋状加热丝，保证炉体内被测热流和温度传感器放置位置处于恒温区位置。加热丝外侧设置保温层，保证炉体均温。炉体恒温区位置设置测温热电偶，用于测量炉体温度，测温热电偶贴近炉壁，减少匀速控温装置的滞后时间，热流和温度传感器测量模块输出信号给计算机，匀速控温装置和计算机连接。
匀速控温装置包括交流滤波稳压电路、高精度缴流转直流电路、0.1%分辨率直流调节模块和可编程温控器，匀速控温装置由220V AC供电，经交流滤波稳压电路、高精度交流转直流电路、0.1%分辨率直流调节模块与加热丝连接，用于给加热丝供电，测温热电偶与可编程温控器连接，用于将温度信号输入可编程温控器，可编程温控器和0.1%分辨率直流调节模块连接。匀速控温装置的执行部件采用0.1%分辨率直流调节模块，避免输出受电网波动的影响，保证控温过程的匀速性。
如图2所示，热流和温度传感器由整块康铜加工成形，有对称，壁薄的特点，在传感器的两个凸台底部各焊一支镍铬-康铜热电偶，以组成热分析用的热流和温度传感器，两支热电偶反向连接形成热流信号，用于测量仪器的热流，正向连接形成温度信号，用于测量试样温度。
如图4所示，热流和温度传感器测量模块的热流信号由两支热电偶1、2反向连接，经两级放大后，接入24位A/D转换器，经CPU采集后生成热流信号。温度信号由一支热电偶接入运输放大器，接入24位A/D转换器，经CPU采集后生成。放大器外置屏幕罩，防止热流和温度传感器信号免受热辐射、电磁辐射干扰。
如图5所示，用于检测热分析用热流和温度传感器的方法，首先计算机发布指令给可编程温控器，可编程温控器执行程序温度控制，由匀速控温装置执行控制，装置本体按照目标程序匀速升温。被测热流和温度传感器在升温过程中产生信号，由热流和温度传感器信号测量模块采集并传送给计算机。计算机根据差热基线偏差度与测温升温速率偏差度判断被测热流和温度传感器是否符合设计要求。
Claims (5)
1.一种用于检测热分析用热流和温度传感器的系统，包括装置本体、匀速控温装置、热流和温度传感器测量模块、计算机，其特征在于：所述装置本体由炉体、加热丝、保温层和测温热电偶（3）组成，炉体由导热系数高的银质材料制作，炉体中心位置放置被测的热流和温度传感器，炉体的外壁缠绕细密的螺旋状加热丝，加热丝外侧设置保温层，炉体恒温区位置设置测温热电偶（3），用于测量炉体温度，测温热电偶贴近炉壁，热流和温度传感器测量模块输出信号给计算机，匀速控温装置和计算机连接。
2.如权利要求1所述的用于检测热分析用热流和温度传感器的系统，其特征在于：
所述匀速控温装置包括经交流滤波稳压电路、高精度缴流转直流电路、0.1%分辨率直流调节模块和可编程温控器，所述匀速控温装置由220V AC供电，经交流滤波稳压电路、高精度交流转直流电路、0.1%分辨率直流调节模块与加热丝连接，测温热电偶与可编程温控器连接，可编程温控器和0.1%分辨率直流调节模块连接。
3.如权利要求1所述的用于检测热分析用热流和温度传感器的系统，其特征在于：
所述热流和温度传感器由整块康铜加工成形，在传感器的两个凸台底部各焊一支镍铬-康铜热电偶，以组成热分析用的热流和温度传感器，两支热电偶反向连接形成热流信号，用于测量仪器的热流，正向连接形成温度信号，用于测量试样温度。
4.如权利要求1所述的用于检测热分析用热流和温度传感器的系统，其特征在于：所述热流和温度传感器测量模块的热流信号由两支热电偶1、2反向连接，经两级放大后，接入24位A/D转换器，经CPU采集后生成，温度信号由一支热电偶接入运输放大器，接入24位A/D转换器，经CPU采集后生成。
5.一种用于检测热分析用热流和温度传感器的方法，包括如下步骤：首先计算机发布指令给可编程温控器，可编程温控器执行程序温度控制，由匀速控温装置执行控制，装置本体按照目标程序匀速升温；被测热流和温度传感器在升温过程中产生信号，由热流和温度传感器信号测量模块采集并传送给计算机；计算机根据差热基线偏差度与测温升温速率偏差度判断被测热流和温度传感器是否符合设计要求。
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