CN111650224A - 一种用于工业ct扫描的恒温恒湿装置 - Google Patents

一种用于工业ct扫描的恒温恒湿装置 Download PDF

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李康
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Abstract

本发明提供一种用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，属于岩土工程技术领域。该装置包括进出口导管、控制阀、红外灯管、湿度传感器、温度传感器、保温隔热层、检测试样、活页、中央处理器、超声波加湿器、交互式控制端显示模块及交互式控制端输入模块，装置主体由上部盖子和下部容器组成，盖子对角处各设置2个进出口导管，盖子通过活页与下部容器连接，下部容器中央放置检测试样，四个壁面各安装2个温度传感器和湿度传感器，容器内侧四角处安装红外灯管，装置通过保湿隔热层与外界隔绝。本发明具有操作简单、装卸便捷、温湿度维持效果良好、应用广泛、检测可靠等优点。

Description

一种用于工业CT扫描的恒温恒湿装置
技术领域
本发明涉及岩土工程、电子制造、石油地质等工程技术领域，特别是指一种用于工业CT扫描的恒温恒湿装置。
背景技术
高分辨率X射线三维扫描成像技术，现已广泛应用于矿业、土木、航空航天、材料科学、电子制造、生物医学、石油地质等工程领域，其具有高分辨、无损、透视、三维重构等显著优点。针对矿业及土木工程领域，该技术能以微米级的细节分辨能力，对岩石材料内部三维结构进行跨尺度无损三维扫描成像，能定量表征岩石内部孔隙尺寸及分布、裂缝走向、孔洞、层理及岩石损伤特征等信息，探究各类岩石受力内部结构变化规律、原位冻融、变形、损伤、浸润等细观力学机制，但是目前的工业CT扫描装置扫描时间通常长达数个小时，因此整个扫描过程中温度和湿度条件极易发生改变，从而导致检测试样性能发生改变，对试验结果造成不良影响。为了保证在不引入新的变量因素的前提下对检测试验进行无损观测或者细微观测，就需要通过一种恒温恒湿装置对扫描试验的环境进行控制，且不影响扫描结果的精度和准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，该装置在通过交互式控制端设置目标温度、湿度后，经中央处理器处理命令装置内的温度传感器、湿度传感器分别对容器内的温度和湿度进行测量并与目标温度进行对比，如容器内的温度和湿度符合输入的温度、湿度设置，则由超声波加湿器和红外灯管共同维持目标温度，若测得的温度和湿度不符合，则通过超声波加湿器和红外灯管对容器内的温度和湿度进行调控，直至达到目标值，并进行维持，使容器内部达到恒温、恒湿状态，保证检测试样的正常CT扫描。
该装置包括装置主体、中央处理器、超声波加湿器、交互式控制端显示模块及交互式控制端输入模块，装置主体由上部盖子和下部容器组成，盖子对角处分别设置2个进出口导管，进出口导管通过控制阀进行开闭调控，盖子通过活页与下部容器连接，下部容器中央放置检测试样，下部容器内部四个壁面各安装2个温度传感器和2个湿度传感器，下部容器内侧四角处安装红外灯管，下部容器内部设置保湿隔热层装置内部通过保湿隔热层与外界隔绝，装置主体与中央处理器及超声波加湿器相连，中央处理器又与超声波加湿器相连，超声波加湿器连接交互式控制端显示模块及交互式控制端输入模块。
装置主体长度和宽度为120mm，下部容器高度为150mm，上部盖子高度为50mm；装置主体由保湿隔热材料和壳体材料构成，壳体材料采用易被X射线穿透且强度大的材料。壳体材料的主要作用是保护内部的保湿隔热材料和其它部件，保湿隔热材料的主要目的是防止热量和湿度的耗散，因此不仅要考虑到材料其保湿隔温性能，还有考虑到其对扫描效果的影响。壳体材料采用有机玻璃、塑料等易被X射线穿透且具有较大强度的材料。
进出口导管用来联通装置内部和超声波加湿器，进出口导管由一对进口导管和一对出口导管组成，进出口导管直径为12mm，两相邻导管间距为94mm。进出口导管成对设置和对角分布的目的是使得湿度增加和减小过程中变化更加均匀。
红外灯管的直径为6mm。
湿度传感器与温度传感器的长度为20mm，宽度为30mm，厚度为1mm，传感器距下部容器中心线长度为35mm，湿度传感器与温度传感器之间的宽度为20mm。
保湿隔热层要保证有极低的吸水性或几乎不吸水、低热导系数、高抗压性、抗老化性等，采用新型泡沫塑料类保温隔热材料如绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(简称XPS)、常温下导热系数0.018W/(K×m)，厚度2mm～10mm，白色或蓝色，柔性毡，可根据要求定制成硬性板状材料。保湿隔热层采用新型泡沫塑料类保温隔热材料，厚度为100mm。
检测试样直径为50mm。
盖子和下部容器通过活页连接，使得装置的开合更加方便，盖子闭合时，接缝处处于密封状态。
超声波加湿器的加湿原理是通过其内置的雾化片高速震荡使水被抛离水面产生飘逸的水雾，并通过进口导管进入装置主体，通过出口导管离开装置主体，从而形成湿度变化的合理循环，保证装置主体内的湿度处于目标状态。
交互式控制端显示模块主要显示由湿度传感器、温度传感器的反馈温度和其它功能性显示；交互式控制端输入模块主要用于目标数据的输入和其它功能性操作。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，可应用于矿业、土木等领域CT扫描中，解决工业CT扫描过程中随时间变化条件下不能准确地模拟恒温恒湿的试验环境，克服以往试验中无法满足恒温恒湿的不足。本发明具有使用简易、装卸便捷、湿度和温度维持效果良好、应用广泛、操作简单、检测可靠等特点。
附图说明
图1为本发明装置的技术路线图；
图2为本发明装置的立体结构示意图；
图3为本发明装置的下部容器俯视图；
图4为本发明装置的部件分布示意图；
图5为本发明装置的工作原理示意图。
其中：1-进出口导管，2-控制阀，3-红外灯管，4-湿度传感器，5-温度传感器，6-保湿隔热层，7-检测试样，8-活页，9-中央处理器，10-超声波加湿器，11-交互式控制端显示模块，12-交互式控制端输入模块。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种用于工业CT扫描的恒温恒湿装置。
如图1所示，装置在通过交互式控制端设置目标温度、湿度后，经中央处理器9处理命令装置内的温度传感器5、湿度传感器4分别对容器内的温度和湿度进行测量并与目标温度进行对比，如容器内的温度和湿度符合输入的温度、湿度设置，则由超声波加湿器10和红外灯管3共同维持目标温度，若测得的温度和湿度不符合，则通过超声波加湿器10和红外灯管3对容器内的温度和湿度进行调控，直至达到目标值，并进行维持，使容器内部达到恒温、恒湿状态，保证检测试样的正常CT扫描。
如图2、图5所示，该装置包括装置主体(包括进出口导管1、控制阀2、红外灯管3、湿度传感器4、温度传感器5、保温隔热层6、检测试样7、活页8)、中央处理器9、超声波加湿器10、交互式控制端显示模块11及交互式控制端输入模块12，装置主体由上部盖子和下部容器组成，盖子对角处分别设置2个进出口导管1，进出口导管1通过控制阀2进行开闭调控，盖子通过活页8与下部容器连接，如图3、图4所示，下部容器中央放置检测试样7，四个壁面各安装2个温度传感器5和2个湿度传感器4，分上下排安装，容器内侧四角处安装红外灯管3，装置内部通过保湿隔热层6与外界隔绝，装置主体与中央处理器9及超声波加湿器10相连，中央处理器9又与超声波加湿器10相连，超声波加湿器10与交互式控制端相连。
装置主体长度和宽度为120mm，下部容器高度为150mm，上部盖子高度为50mm；装置主体由保湿隔热材料和壳体材料构成，壳体材料采用易被X射线穿透且强度大的材料，用来保护内部的保湿隔热材料和其它部件。
进出口导管1用来联通装置内部和超声波加湿器10，进出口导管1由一对进口导管和一对出口导管组成，进出口导管1直径为12mm，两相邻导管间距为94mm。
红外灯管3的直径为6mm。
湿度传感器4与温度传感器5的长度为20mm，宽度为30mm，厚度为1mm，传感器距下部容器中心线长度为35mm，湿度传感器4与温度传感器5之间的宽度为20mm。
保湿隔热层6采用新型泡沫塑料类保温隔热材料，保证有极低的吸水性或几乎不吸水、低导热系数、高抗压性及抗老化性，厚度为100mm。
检测试样7直径为50mm。
超声波加湿器10的加湿原理是通过其内置的雾化片高速震荡使水被抛离水面产生飘逸的水雾，并通过进口导管1进入装置，通过出口导管1离开装置，从而形成湿度变化的合理循环，保证装置内的湿度处于目标状态。
交互式控制端显示模块11主要显示有湿度传感器4及温度传感器5反馈的温湿度和其它功能性显示，交互式控制端输入模块12主要用于目标数据的输入和其它功能性操作。
本发明可解决工业CT扫描时不能准确地模拟低温、高温、高温高湿、低温低湿等复杂的自然状环境，克服以往试验中无法满足温度湿度控制的不足，具有安装方便简易、保护效果良好、操作简单、对检测试样可以进行可靠性检测、应用广泛的特点，可广泛应用于矿业、土木等领域CT扫描中。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：包括装置主体、中央处理器(9)、超声波加湿器(10)、交互式控制端显示模块(11)及交互式控制端输入模块(12)，装置主体由上部盖子和下部容器组成，盖子对角处分别设置2个进出口导管(1)，进出口导管(1)通过控制阀(2)进行开闭调控，盖子通过活页(8)与下部容器连接，下部容器中央放置检测试样(7)，下部容器内部四个壁面各安装2个温度传感器(5)和2个湿度传感器(4)，下部容器内侧四角处安装红外灯管(3)，下部容器内部设置保湿隔热层(6)，装置主体与中央处理器(9)及超声波加湿器(10)相连，中央处理器(9)与超声波加湿器(10)相连，超声波加湿器(10)连接交互式控制端显示模块(11)及交互式控制端输入模块(12)。
2.根据权利要求1所述的用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：所述装置主体长度和宽度为120mm，下部容器高度为150mm，上部盖子高度为50mm；装置主体由保湿隔热材料和壳体材料构成，壳体材料能够被X射线穿透。
3.根据权利要求1所述的用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：所述下部容器内部每个壁面上分上下两排，每排设置一个湿度传感器(4)和一个温度传感器(5)。
4.根据权利要求1所述的用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：所述进出口导管(1)用来联通装置主体内部和超声波加湿器(10)，进出口导管(1)由一对进口导管和一对出口导管组成，进出口导管(1)直径为12mm，两相邻导管间距为94mm。
5.根据权利要求1所述的用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：所述红外灯管(3)的直径为6mm。
6.根据权利要求1所述的用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：所述湿度传感器(4)与温度传感器(5)的长度为20mm，宽度为30mm，厚度为1mm，湿度传感器(4)与温度传感器(5)之间的宽度为20mm。
7.根据权利要求1所述的用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：所述保湿隔热层(6)采用泡沫塑料类保温隔热材料，厚度为100mm。
8.根据权利要求1所述的用于工业CT扫描的恒温恒湿装置，其特征在于：所述检测试样(7)直径为50mm。
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