CN114264374A - 一种金属线快速加热设备测温校准的方法 - Google Patents

一种金属线快速加热设备测温校准的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114264374A
CN114264374A CN202111614276.5A CN202111614276A CN114264374A CN 114264374 A CN114264374 A CN 114264374A CN 202111614276 A CN202111614276 A CN 202111614276A CN 114264374 A CN114264374 A CN 114264374A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal wire
temperature
rapid heating
temperature measurement
infrared
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.)
Granted
Application number
CN202111614276.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114264374B (zh
Inventor
张勇
李国威
余洲
罗峻松
刘连
赵勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN202111614276.5A priority Critical patent/CN114264374B/zh
Publication of CN114264374A publication Critical patent/CN114264374A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114264374B publication Critical patent/CN114264374B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

一种金属线快速加热设备测温校准的方法，包括以下步骤：A、将双色红外测温仪探头光路正对金属线高温区间，调整焦距使其和金属线直径配合并固定测温仪；B、将已知熔点的金属线缓慢加热至熔化前的相变潜热平台，调整双色红外测温仪接收信号的发射率及比值使该平台温度测量值接近实际值；C、将已知熔点的样品金属线快速加热至熔化，进一步调整双色温红外测温探头接收信号的比值使熔化温度测量值准确；该方法校准后可以在金属线快速加热设备测温时得到准确温度值及时间‑温度曲线，其绝对误差小，可重复性高。

Description

一种金属线快速加热设备测温校准的方法
技术领域
本发明涉及红外测温的技术领域，尤其涉及双色红外测温仪温度校准的方法。
背景技术
快速加热作为一种热处理手段可以进行材料的成相处理，如：将Nb3Al前驱线材快速加热到1590℃时出现共晶转变。对直径较小金属线材进行快速加热时，接触式测温包括热电偶或实时电阻率-温度关联测试均会有较大误差且安装不便。非接触式双色红外测温仪通过监测待测物体发射的两个波长接近的红外能量，以二者比值得到的温度测量值避免了金属表面反光、光路介质散射和待测物体较小的问题，同时其具有温度采集速度快和易于安装移动的特点，从而适用于金属线材快速加热时的温度测试。红外测温仪通常会在出厂前借助人造黑体的初始校准，但由于双色红外测温仪独特的工作原理，在具体使用环境下进行进一步校准将获得更为精准的温度数据。
双色红外测温仪实际使用中通常会有较为复杂的使用环境，在Nb3Al超导线材的快速加热过程中，加热时间仅为0.1～2s，并且测温仪摆放位置和实际线材最大热量辐射点存在一定距离，同时光路中间介质为带有Ga蒸汽的低压空气。金属线材快速加热的温度校准首先保证特定使用环境稳态温度的测量准确性，而快速加热过程的测温则需要进一步校准检验。
发明内容
本发明的目的是提出一种金属线快速加热设备测温校准的方法，该方法校准后的测温值具有的较小的绝对和重复误差。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种金属线快速加热设备测温校准的方法，包括以下步骤：
A、将双色红外测温仪探头光路正对金属线高温区间，调整焦距使其和金属线直径配合并固定测温仪；
B、将已知熔点的金属线缓慢加热至熔化前的相变潜热平台，调整双色红外测温仪接收信号的发射率及比值使该平台温度测量值接近实际值；
C、将已知熔点的样品金属线快速加热至熔化，进一步调整双色温红外测温探头接收信号的比值使熔化温度测量值准确；
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、申请人发现：当双色红外测温未校准各波长发射率及比值时，在空气中快速加热和真空中加热金属线的温度测量均有较大绝对误差和一定的重复误差，不能反应准确温度。然而通过在红外测温仪的焦距调整、金属线高温区间的测温光路对准，以及具体测温环境下使用多种不同熔点的纯金属线在熔化前温度稳定的相变潜热平台或熔断温度进行测温参数调整，可以在一定温度范围内得到比较准确的测温值，同时测温校准后在快速加热金属线过程中也可读出较为准确的测温值，本发明可以为快速加热金属线提供准确的温度变化曲线以分析成相，这有利于为精细化控制快速加热处理过程提供依据。
测试表明，本发明校准后的双色温红外测温仪温度测量值在金属线快速加热过程的1500℃～2500℃范围具有较低的测温误差，绝对误差低于50℃，重复误差低于20℃。已经准确对Nb线、Fe线、Ni线及Nb3Al前驱线材进行温度校准及测试并得出精准的时间-温度曲线。分析校准后的Nb3Al前驱线材快速加热过程的时间-温度曲线可以发现对应于Nb-Al标准相图的共晶(1590℃)及过饱和Bcc相转化(1940℃)吸热峰，校准后的温度测量值具有分析相变的实际意义。
进一步，本发明校准的温度不对测温光路间隔介质的种类、距离有明显敏感性，因为双色温校准的发射率比值可以减少相应干扰，但本发明的步骤A操作及实际测试需要光路正对测温点，这可以减少校准及测试过程辐射红外线的折射。
进一步，本发明的步骤B和步骤C的操作，均在低氧环境下进行。
这样，金属线在校准及实际加热过程不会因为氧化而影响相变潜热对应温度，这可以减小测温的绝对和重复误差。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1为一种金属线快速加热设备测温校准的光路示意图；
图2为本申请实施例1的金属线测温校准后在金属线加热过程温度变化曲线。其中：纵坐标为温度，单位为摄氏度(℃)；横坐标为时间，单位为秒(s)。
具体实施方式
实施例1
一种金属线快速加热设备测温校准的方法，包括以下步骤：
A、通过双色红外测温仪分辨率(100∶1)估算直径2mm的纯Nb线材测温焦距为20cm，在树脂观测窗外调整红外探头方向使其正对金属线材中部并保持二者距离20cm，清理树脂观察窗内外壁，使用三角支架保持红外探头稳定；
B、在10Pa真空下，将2mm纯Nb线材在设备中以恒流模式缓慢焦耳加热到线材熔化前的相变潜热平台并保持该温度一定时间，调整双色温红外测温探头接收信号的发射率1为1.090，发射率2为1.000，斜率为1.090使相变潜热平台测温值接近纯Nb熔点2468℃，使绝对误差小于100℃，同条件下多次重复误差小于30℃；
C、在10Pa真空下，将新更换的2mm纯Nb线材在设备中以恒流模式快速焦耳加热到线材熔化前的相变潜热平台或加热至熔断，进一步精细调整双色温红外测温探头接收信号的斜率为1.092使相变潜热平台或熔断测温值更加接近纯Nb熔点2468℃，使绝对误差小于50℃，同条件下多次重复误差小于20℃；
实施例2
一种金属线快速加热设备测温校准的方法，包括以下步骤：
A、通过双色红外测温仪分辨率(300∶1)估算直径1mm的纯Fe线材测温焦距为30cm，在树脂观测窗外调整红外探头方向使其正对金属线材中部并保持二者距离30cm，清理树脂观察窗内外壁，将红外探头机械固定在观测窗上方；
B、在5Pa真空下，将1mm纯Fe线材在设备中以恒流模式缓慢焦耳加热到线材熔化前的相变潜热平台并保持该温度一定时间，调整双色温红外测温探头接收信号的发射率1为1.090，发射率2为1.000，斜率为1.090使相变潜热平台测温值接近纯Fe熔点1538℃，使绝对误差小于100℃，同条件下多次重复误差小于30℃；
C、在5Pa真空下，将新更换的1mm纯Fe线材在设备中以恒流模式快速焦耳加热到线材熔化前的相变潜热平台或加热至熔断，进一步精细调整双色温红外测温探头接收信号的斜率为1.092使相变潜热平台或熔断测温值更加接近纯Fe熔点1538℃，使绝对误差小于50℃，同条件下多次重复误差小于20℃；
实施例3
一种金属线快速加热设备测温校准的方法，包括以下步骤：
A、通过双色红外测温仪分辨率(100∶1)估算直径1mm的纯Ni线材测温焦距为10cm，在快速加热设备内调整红外探头方向使其正对金属线材中部并保持二者距离10cm，将红外探头机械固定在设备内部；
B、在Ar气氛下，将1mm纯Ni线材在设备中以恒流模式缓慢焦耳加热到线材熔化前的相变潜热平台并保持该温度一定时间，调整双色温红外测温探头接收信号的发射率1为1.050，发射率2为1.000，斜率为1.050使相变潜热平台测温值接近纯Ni熔点1453℃，使绝对误差小于80℃，同条件下多次重复误差小于30℃；
C、在Ar气氛下，将新更换的1mm纯Ni线材在设备中以恒流模式快速焦耳加热到线材熔化前的相变潜热平台或加热至熔断，进一步精细调整双色温红外测温探头接收信号的斜率为1.054使相变潜热平台或熔断测温值更加接近纯Ni熔点1453℃，使绝对误差小于40℃，同条件下多次重复误差小于20℃；
实施例4
一种金属线快速加热设备测温校准的方法，包括以下步骤：
A、通过双色红外测温仪分辨率(100∶1)估算直径2mm的Nb3Al前驱线测温焦距为20cm，在树脂观测窗外调整红外探头方向使其正对金属线材中部并保持二者距离20cm，清理树脂观察窗内外壁，使用三角支架保持红外探头稳定；
B、在10Pa真空下，将2mm Nb3Al前驱线在设备中以恒流模式缓慢焦耳加热到出现共晶吸热平台，调整双色温红外测温探头接收信号的发射率1为1.090，发射率2为1.000，斜率为1.090使共晶吸热平台测温值接近标准Nb-Al相图共晶点1590℃，使绝对误差小于100℃，同条件下多次重复误差小于30℃；
C、在10Pa真空下，将新更换的2mm Nb3Al前驱线在设备中以恒流模式快速焦耳加热到出现共晶吸热平台，进一步精细调整双色温红外测温探头接收信号的斜率为1.092使共晶吸热平台更加接近标准Nb-Al相图共晶点1590℃，使绝对误差小于50℃，同条件下多次重复误差小于20℃；
对照例：
对照例的操作与实施例1的基本操作完全相同，不同的仅仅是未校准测温参数，即B步缺少发射率1，发射率2和斜率调整及C步缺少斜率调整。
测试结果表明：
实施例1测试得快速加热下Nb线材熔点为2494℃，绝对误差小于30℃，同条件下多次重复误差小于20℃。
实施例2测试得快速加热下Fe线材熔点为1511℃，绝对误差小于30℃，同条件下多次重复误差小于20℃。
实施例3测试得快速加热下Ni线材熔点为1488℃，绝对误差小于30℃，同条件下多次重复误差小于20℃。
实施例4测试得快速加热下Nb3Al前驱线共晶点为1584℃，绝对误差小于10℃，同条件下多次重复误差小于10℃。
对照例测试得快速加热下Fe线材熔点为1606℃，绝对误差小于70℃，同条件下多次重复误差小于40℃。
总之，本发明方法校准的金属线快速加热设备的测温值具有较好准确度，在1500℃～2500℃范围具有较低的测温误差，绝对误差小于30℃，重复误差小于20℃，同时快速加热过程中连续采集信号得到的时间-温度数据也具有同样的准确度。

Claims (4)

1.一种金属线快速加热设备测温校准的方法，包括以下步骤：
A、将双色红外测温仪探头光路正对金属线高温区间，调整焦距使其和金属线直径配合并固定测温仪；
B、将已知熔点的金属线缓慢加热至熔化前的相变潜热平台，调整双色红外测温仪接收信号的发射率及比值使该平台温度测量值接近实际值；
C、将已知熔点的样品金属线快速加热至熔化，进一步调整双色温红外测温探头接收信号的比值使熔化温度测量值准确。
2.根据权利要求1所述的一种金属线快速加热设备温度校准的方法，其特征在于：所述的校准用金属线直径为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种金属线快速加热设备温度校准的方法，其特征在于：所述步骤B和步骤C的操作，金属线加热使用恒流焦耳加热。
4.根据权利要求1所述的一种金属线快速加热设备温度校准的方法，其特征在于：所述步骤B和步骤C的操作，金属线加热环境均在低氧条件下进行。
CN202111614276.5A 2021-12-27 2021-12-27 一种金属线快速加热设备测温校准的方法 Active CN114264374B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111614276.5A CN114264374B (zh) 2021-12-27 2021-12-27 一种金属线快速加热设备测温校准的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111614276.5A CN114264374B (zh) 2021-12-27 2021-12-27 一种金属线快速加热设备测温校准的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114264374A true CN114264374A (zh) 2022-04-01
CN114264374B CN114264374B (zh) 2023-08-25

Family

ID=80830554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111614276.5A Active CN114264374B (zh) 2021-12-27 2021-12-27 一种金属线快速加热设备测温校准的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114264374B (zh)

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005026674A2 (en) * 2003-09-13 2005-03-24 The University Court Of The University Of St Andrews Radiometric calibration
US20080283756A1 (en) * 2005-06-20 2008-11-20 Alasdair Iain Thomson Development of Disposable Tips for Spectroscopic Probes
CN101846558A (zh) * 2010-06-13 2010-09-29 北京市科海龙华工业自动化仪器有限公司 一种测温仪用主板及热电偶精度校正方法
US20110291013A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photodetector
CN102543311A (zh) * 2012-02-23 2012-07-04 西南交通大学 一种Nb3Al/Nb多芯复合超导线材的制备方法
JP2012154777A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 熱放射光源
WO2012113498A1 (de) * 2011-02-23 2012-08-30 Heraeus Electro-Nite International N.V. Sensoranordnung zur messung von parametern in schmelzen
CN103567676A (zh) * 2013-10-24 2014-02-12 清华大学 激光热丝焊焊丝温度的测量方法
CN105571719A (zh) * 2014-10-13 2016-05-11 重庆纳斯能源技术有限公司 一种金属焊割气高温火焰温度测定的方法
CN105716722A (zh) * 2016-04-06 2016-06-29 江苏中电振华晶体技术有限公司 一种用于蓝宝石晶体生长的红外测温仪温度标定的方法
CN108225568A (zh) * 2017-12-26 2018-06-29 国网河北省电力有限公司衡水供电分公司 变压器高压侧套管故障检测方法
CN108413770A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 北京航空航天大学 一种真空感应熔炼过程温度实时测控校准系统及方法
JP2019168307A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 放射温度計の校正方法
CN110702274A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 中国计量科学研究院 一种基于精确微型相变固定点黑体模型的太空校准方法
CN111551254A (zh) * 2019-02-11 2020-08-18 莫铂桑(北京)科技有限公司 一种精确定温的方法
CN111912526A (zh) * 2020-05-29 2020-11-10 红鼎互联(广州)信息科技有限公司 一种用于红外测温系统的发射率校准方法
CN112033548A (zh) * 2020-08-21 2020-12-04 北京泊菲莱科技有限公司 一种装置内部表面温度的测量方法及测量设备
WO2021102795A1 (zh) * 2019-11-27 2021-06-03 大连港森立达木材交易中心有限公司 用于原木灭活仓的温度测绘系统和方法
CN112946012A (zh) * 2021-03-08 2021-06-11 昆明理工大学 一种金属合金熔点的测定装置及其方法
CN113106540A (zh) * 2021-03-08 2021-07-13 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005026674A2 (en) * 2003-09-13 2005-03-24 The University Court Of The University Of St Andrews Radiometric calibration
US20080283756A1 (en) * 2005-06-20 2008-11-20 Alasdair Iain Thomson Development of Disposable Tips for Spectroscopic Probes
US20110291013A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photodetector
CN101846558A (zh) * 2010-06-13 2010-09-29 北京市科海龙华工业自动化仪器有限公司 一种测温仪用主板及热电偶精度校正方法
JP2012154777A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 熱放射光源
WO2012113498A1 (de) * 2011-02-23 2012-08-30 Heraeus Electro-Nite International N.V. Sensoranordnung zur messung von parametern in schmelzen
CN102543311A (zh) * 2012-02-23 2012-07-04 西南交通大学 一种Nb3Al/Nb多芯复合超导线材的制备方法
CN103567676A (zh) * 2013-10-24 2014-02-12 清华大学 激光热丝焊焊丝温度的测量方法
CN105571719A (zh) * 2014-10-13 2016-05-11 重庆纳斯能源技术有限公司 一种金属焊割气高温火焰温度测定的方法
CN105716722A (zh) * 2016-04-06 2016-06-29 江苏中电振华晶体技术有限公司 一种用于蓝宝石晶体生长的红外测温仪温度标定的方法
CN108225568A (zh) * 2017-12-26 2018-06-29 国网河北省电力有限公司衡水供电分公司 变压器高压侧套管故障检测方法
CN108413770A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 北京航空航天大学 一种真空感应熔炼过程温度实时测控校准系统及方法
JP2019168307A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 放射温度計の校正方法
CN111551254A (zh) * 2019-02-11 2020-08-18 莫铂桑(北京)科技有限公司 一种精确定温的方法
CN110702274A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 中国计量科学研究院 一种基于精确微型相变固定点黑体模型的太空校准方法
WO2021102795A1 (zh) * 2019-11-27 2021-06-03 大连港森立达木材交易中心有限公司 用于原木灭活仓的温度测绘系统和方法
CN111912526A (zh) * 2020-05-29 2020-11-10 红鼎互联(广州)信息科技有限公司 一种用于红外测温系统的发射率校准方法
CN112033548A (zh) * 2020-08-21 2020-12-04 北京泊菲莱科技有限公司 一种装置内部表面温度的测量方法及测量设备
CN112946012A (zh) * 2021-03-08 2021-06-11 昆明理工大学 一种金属合金熔点的测定装置及其方法
CN113106540A (zh) * 2021-03-08 2021-07-13 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAMUEL J. SCHNEIDER: "Problems in accurate temperature measurement: the melting point of Y2O3", 《CANADIAN METALLURGICAL QUARTERLY》, vol. 13, no. 2, pages 365 - 368 *
丁斌: "低熔点合金相变换热特性实验研究", 《工程热物理学报》, vol. 35, no. 08, pages 1642 - 1645 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114264374B (zh) 2023-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ishii et al. Uncertainty estimation for emissivity measurements near room temperature with a Fourier transform spectrometer
CN102564610B (zh) 一种基于能量法的半透明材料高温辐射率测量装置及扣除背景辐射的修正方法
US4313792A (en) Miniature gamma thermometer slideable through bore for measuring linear heat generation rate
CN101140249A (zh) 一种材料热膨胀系数的双光束激光干涉测量方法
CN102749141A (zh) 一种测量目标真实温度的辐射测温方法和仪器
CN112034002B (zh) 一种热电材料塞贝克系数的测量装置和方法
CN101144739A (zh) 一种高温材料黑体辐射发射率的测试原理及方法
CN114264374B (zh) 一种金属线快速加热设备测温校准的方法
CN105928625B (zh) 基于反射率变化的金属表面动态温度点测量方法
CN111254487A (zh) 外延设备的测温装置以及外延设备
US4204120A (en) Process and apparatus for the measurement of the factor of infra-red absorption or emission of materials
Ishii et al. Fourier transform spectrometer for thermal-infrared emissivity measurements near room temperatures
CN100439900C (zh) 一种材料黑度系数的测试方法
EP1726932B1 (en) Method and apparatus for measuring spatial temperature distribution of flames
JP2018049001A (ja) 試料の熱分析時における温度調整の較正方法
US3313140A (en) Automatic calibration of direct current operated measuring instruments
CN114152334B (zh) 高能量激光能量计溯源系统及校准方法
Tsai et al. Characterization and calibration of lightpipe radiation thermometers for use in rapid thermal processing
CN212779566U (zh) 一种分布辐射度计
CN105333962A (zh) 一种修正双波段测温误差的温度测量方法及系统
Wagner et al. Low Cost Automatic Quartz Dilatometer
RU213568U1 (ru) Приспособление для определения плотности энергии в устройстве для определения теплопроводности методом лазерной вспышки
CN113176013B (zh) 一种用于热流测试的薄膜热电阻热流计和同轴热电偶的标定方法
CN219608772U (zh) 一种压力接触式薄膜材料样品加载装置
Zhao et al. Research progress and development of sapphire fiber sensor

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant