CN202196016U - 一种用于测试矿物材料红外发射性能的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种测试矿物材料红外发射性能的装置，涉及材料的红外发射性能的测试，由温度控制仪、微处理器、两个红外检测器、样品台上盖、样品台外壳、恒温样品台、加热体、控温温度传感器和检测温度传感器构成。本实用新型集测温、控温、检测和数据处理的现代先进技术于一体，适用于现场及工矿企业对矿物材料红外发射性能进行准确和简便快捷的测量。
Description
技术领域
本实用新型的技术方案涉及材料的红外发射性能的测试，具体地说是一种测试矿物材料红外发射性能的装置。
背景技术
具有红外发射性能的矿物材料在功能材料、特种纺织、环保节能建材以及人体保健等诸多领域中得到广泛应用。对具有红外发射性能的矿物材料的红外发射性能表征，通常是采用红外发射率指标，即在某一特定温度及某一特定红外波长下，测试某一矿物材料自身发射的红外线辐射度与黑体材料辐射度的比值。现有的矿物材料红外发射性能测试技术，是用傅里叶红外光谱仪测试被测材料与黑体材料的红外光谱能量，通过公式计算将光谱能量转换为不同波长下的红外发射率，但是一般傅里叶红外光谱仪自身不带恒温和升温装置，无法保证在精确恒温条件下测试，而测试时温度的微小变化会带来测量结果的很大差异；采用可变温红外变换光谱仪测试，虽然测试样品台温度可精密控温和变温，但由于该类光谱仪价格昂贵和测试方法繁琐，无法普遍适用于工矿企业在一般条件下或现场对矿物材料的红外发射性能的测试。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种测试矿物材料红外发射性能的装置，集测温、控温、检测和数据处理的现代先进技术于一体，不仅对矿物材料红外发射性能的测试准确和简便快捷，还适用于工矿企业在一般条件下或现场对矿物材料的红外发射性能的测试。
本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：一种测试矿物材料红外发射性能的装置，由温度控制仪、微处理器、两个红外检测器、样品台上盖、样品台外壳、恒温样品台、加热体、控温温度传感器和检测温度传感器构成，其中，微处理器包括PC机及程序控制软件，样品台上盖上设置有两个红外检测器安装孔和一个检测温度传感器安装孔，样品台外壳内设置有恒温样品台座，恒温样品台上半部是样品室，该样品室中设置有两个标准样品室和一个被测样品室，恒温样品台下半部是恒温柱体，样品室与恒温柱体用螺丝扣连接，恒温样品台的样品室被安置于恒温样品台座上，样品台上盖和样品台外壳通过螺丝扣连接成一体，两个红外检测器分别安置在样品台上盖的红外检测器安装孔上，检测温度传感器被安置在样品台上盖上的检测温度传感器安装孔上，两个红外检测器和检测温度传感器被分别置于两个标准样品室及被测样品室的正上方，控温温度传感器安置在样品台外壳上部一侧，加热体安置在恒温样品台下半部的恒温柱体底部，温度控制仪通过导线分别与控温温度传感器和加热体连接，微处理器与两个红外检测器和检测温度传感器分别通过接插件连接。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所述样品台上盖其上方面上等距开有两个红外检测器安装孔和一个检测温度传感器安装孔，以上安装孔均采用螺距为0.5mm的精密螺纹。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所述样品台上盖、样品台外壳和恒温样品台均为圆柱形。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所述圆柱形样品台上盖和圆柱形样品台外壳的直径均为40～70mm，圆柱形样品台上盖的高为30～40mm，圆柱形样品台外壳的高为20～30mm。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所述圆柱形样品台外壳内设置的恒温样品台座的直径均为20～50mm，高为20～30mm。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所述圆柱形恒温样品台上半部的样品室的直径均为20～50mm，高为10～30mm，圆柱形恒温样品台下半部的恒温柱体的直径均为20～50mm，高为30～60mm。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所述圆柱形恒温样品台的上半部的样品室按圆周均匀分布设置两个标准样品室和一个被测样品室，两个标准样品室和一个被测样品室的直径均为10～30mm，高为10～30mm。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所述程序控制软件的流程是：程序初始化→输入两个标准样品的发射率值及设定的加热温度值→接受来自红外检测器及检测温度传感器的温度信号→开始测试→测试温度是否等于设定温度？→N，返回开始测试；Y，自动计算出被测样品的发射率→测试结束。
上述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，所涉及的元器件均是公知的，并可通过市售得到。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种测试矿物材料红外发射性能的装置，由于集测温、控温、检测和数据处理的现代先进技术于一体，可实现快速准确地测试矿物材料的红外发射性能测试，并通过对不同类型和粒度的矿物粉体材料红外发射率进行表征，进而有效利用具有红外发射性能的矿物资源；本实用新型还适用于工矿企业在一般条件下或现场对矿物材料的红外发射性能的测试。本实用新型克服了现有技术一般傅里叶红外光谱仪自身不带恒温和升温装置，无法保证在精确恒温条件下测试，而测试时温度的微小变化会带来测量结果的很大差异的缺点，同时也克服了现有技术用可变温红外变换光谱仪的仪价格昂贵和测试方法繁琐，无法普遍适用于工矿企业在一般条件下或现场对矿物材料的红外发射性能的测试的缺点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的构成示意图。
图2为本实用新型的样品台上盖结构示意图。
图3为本实用新型的样品台外壳结构示意图。
图4为本实用新型的恒温样品台结构示意图。
图5为本实用新型的程序控制软件的控制程序流程示意图。
图中，1.温度控制仪，2.微处理器，3.红外检测器，4.样品台上盖，401.红外检测器安装孔，402.检测温度传感器安装孔，5.样品台外壳，501.恒温样品台座，6.恒温样品台，601.样品室，602.标准样品室，603.被测样品室，604.恒温柱体，7.加热体，8.控温温度传感器，9.检测温度传感器。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本实用新型一种测试矿物材料红外发射性能的装置，由温度控制仪(1)、微处理器(2)、两个红外检测器(3)、样品台上盖(4)、样品台外壳(5)、恒温样品台(6)、加热体(7)、控温温度传感器(8)和检测温度传感器(9)构成，两个红外检测器(3)和检测温度传感器(9)被分别安置在样品台上盖(4)的上面上，控温温度传感器(8)安置在样品台外壳(5)上部一侧，加热体(7)安置在恒温样品台(6)的底部，温度控制仪(1)通过导线分别与控温温度传感器(8)和加热体(7)连接，微处理器(2)与两个红外检测器(3)和检测温度传感器(9)分别通过接插件连接。
图2所示实施例表明，在虚线框内所示的本实用新型的样品台上盖(4)为圆柱形，其上方等距开有两个红外检测器安装孔(401)和一个检测温度传感器安装孔(402)。
图3所示实施例表明，在虚线框内所示的本实用新型的样品台外壳(5)为圆柱形，其内部设置有恒温样品台座(501)。
图4所示实施例表明，在虚线框内所示的本实用新型的恒温样品台(6)为圆柱形。恒温样品台(6)的上半部为样品室(601)，样品室(601)按圆周每120°均匀分布设置两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)；恒温样品台(6)的下半部为圆柱形的恒温柱体(604)。
图5所示实施例表明，本实用新型的程序控制软件的控制程序流程是：程序初始化→输入两个标准样品的发射率值及设定的加热温度值→接受来自红外检测器及检测温度传感器的温度信号→开始测试→测试温度是否等于设定温度？→N，返回开始测试；Y，自动计算出被测样品的发射率→测试结束。
实施例1
按上述图1、图2、图3和图4所示实施例安装本实用新型一种测试矿物材料红外发射性能的装置。其中微处理器(2)内设置有PC机及具有图5所示实施例的控制程序流程的程序控制软件，圆柱形样品台上盖(4)其上方面上等距开有两个红外检测器安装孔(401)和一个检测温度传感器安装孔(402)，以上安装孔均采用螺距为0.5mm的精密螺纹，两个红外检测器(3)分别安置在圆柱形样品台上盖(4)的红外检测器安装孔上(401)，检测温度传感器(9)被安置在样品台上盖(4)上的检测温度传感器安装孔上(402)，两个红外检测器(3)和检测温度传感器(9)被分别置于两个标准样品室(602)及被测样品室(603)的正上方，圆柱形样品台上盖(4)和圆柱形样品台外壳(5)的直径均为40mm，圆柱形样品台上盖(4)的高为30mm，圆柱形样品台外壳(5)的高为20mm，圆柱形样品台外壳(5)内设置的恒温样品台座(501)的直径均为20mm，高为20mm，圆柱形恒温样品台(6)上半部的样品室(601)的直径均为20mm，高为10mm，圆柱形恒温样品台(6)下半部的恒温柱体(604)的直径均为20mm，高为30mm，圆柱形恒温样品台(6)的上半部的样品室(601)按圆周均匀分布设置两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)，两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)的大小均为10mm，高为10mm。
实施例2
除圆柱形样品台上盖(4)和圆柱形样品台外壳(5)的直径均为55mm，圆柱形样品台上盖(4)的高为35mm，圆柱形样品台外壳(5)的高为25mm，圆柱形样品台外壳(5)内设置的恒温样品台座(501)的直径均为35mm，高为25mm，圆柱形恒温样品台(6)上半部的样品室(601)的直径均为35mm，高为20mm，圆柱形恒温样品台(6)下半部的恒温柱体(604)的直径均为35mm，高为45mm，圆柱形恒温样品台(6)的上半部的样品室(601)按圆周均匀分布设置两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)，两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)的大小均为20mm，高为20mm之外，其他同实施例1。
实施例3
除圆柱形样品台上盖(4)和圆柱形样品台外壳(5)的直径均为70mm，圆柱形样品台上盖(4)的高为40mm，圆柱形样品台外壳(5)的高为30mm，圆柱形样品台外壳(5)内设置的恒温样品台座(501)的直径均为50mm，高为30mm，圆柱形恒温样品台(6)上半部的样品室(601)的直径均为50mm，高为30mm，圆柱形恒温样品台(6)下半部的恒温柱体(604)的直径均为50mm，高为60mm，圆柱形恒温样品台(6)的上半部的样品室(601)按圆周均匀分布设置两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)，两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)的大小均为30mm，高为30mm之外，其他同实施例1。
实施例4
用实施例1、实施例2或实施例3所述的一种测试矿物材料红外发射性能的装置测试矿物材料红外发射性能的步骤是：将红外发射率分别为ε1和ε2的两种标准矿物样品及一种具有红外发射性能的被测矿物样品分别放入两个标准样品室(602)和一个被测样品室(603)内，将恒温样品台(6)放入样品台外壳(5)内的恒温样品台座(501)上，将安装有红外检测器(3)和检测温度传感器(9)的样品台上盖(4)与样品台外壳(5)按螺纹方向旋紧，设定加热温度，开启加热体(7)的电源，加热体(7)作为热源，由控温温度传感器(8)感应恒温样品台(6)的温度，恒温精度为±0.1℃，由此控制加热体(7)的升温速度及加热温度，保证恒温样品台(6)处于恒定温度，样品台外壳(5)为恒温样品台(6)的保温外套，当温度控制仪(1)显示的温度与设定加热温度相同时，微处理器(2)将接受来自红外检测器(3)及检测温度传感器(9)的温度信号，通过程序控制软件进行分析计算得到的数值，即为被测矿物材料红外发射率，其加热过程及升温速度曲线、被测样品的红外发射率可由打印的测试报告截图或读取。
实施例5
用实施例1所述的装置和实施例4所述的步骤测试矿物样品a。
被测矿物样品a为电气石粉体材料，其D50＝4.10μm，两个标准矿物样品的发射率分别为ε1＝0.960和ε2＝0.940，设定加热温度为80℃。
将红外发射率分别为ε1＝0.960和ε2＝0.940的两种标准矿物样品分别放入两个标准样品室(602)，被测矿物样品a放入被测样品室(603)内，再将该恒温样品台(6)放入样品台外壳(5)内的恒温样品台座(501)上，最后将安装有红外检测器(3)和检测温度传感器(9)的样品台上盖(4)与样品台外壳(5)按螺纹方向旋紧；调节温度控制仪(1)的加热温度为80℃，开启温度控制仪(1)、加热体(7)及微处理器(2)的电源，进入微处理器(2)的工作界面，分别输入两标准样品发射率值ε1＝0.960和ε2＝0.940以及加热温度值80℃，点击微处理器(2)的工作界面的“运行”框，进入“测试和分析”界面，当测试温度＝设定加热温度80℃时，测试结束，微处理器(2)通过程序控制软件自动计算出被测矿物样品的发射率ε＝0.922。
实施例6
按实施例2所述装置和和实施例4所述的步骤测试矿物样品b。
被测矿物样品b为电气石粉体材料，其D50＝1.59μm，两个标准矿物样品的发射率分别为ε1＝0.960和ε2＝0.940，设定加热温度为80℃。
将红外发射率分别为ε1＝0.960和ε2＝0.940的两种标准矿物样品分别放入两个标准样品室(602)，被测矿物样品a放入被测样品室(603)内，再将该恒温样品台(6)放入样品台外壳(5)内的恒温样品台座(501)上，最后将安装有红外检测器(3)和检测温度传感器(9)的样品台上盖(4)与样品台外壳(5)按螺纹方向旋紧；调节温度控制仪(1)的加热温度为80℃，开启温度控制仪(1)、加热体(7)及微处理器(2)的电源，进入微处理器(2)的工作界面，分别输入两标准样品发射率值ε1＝0.960和ε2＝0.940以及加热温度值80℃，点击微处理器(2)的工作界面的“运行”框，进入“测试和分析”界面，当测试温度＝设定加热温度80℃时，测试结束，微处理器(2)通过程序控制软件自动计算出被测矿物样品的发射率ε＝0.926。
实施例7
按实施例3所述装置和和实施例4所述的步骤测试矿物样品b，测试过程和结果均同实施例6。
上述实施例中所涉及的元器件均是公知的，并可通过市售得到。其中，加热体是市售功率为800W和尺寸为Φ20×200的红外加热棒，作为对恒温样品台进行精密恒温加热的加热元件；控温温度传感器(8)选用天津中环温度仪表有限公司生产的ZHRT12-C031型A级Pt100铂电阻，作为对恒温样品台(6)进行温度检测的测温元件；温度控制仪(1)选用厦门宇电公司生产的AI-518型转换精度14位和0.2级的人工智能温度控制仪，温度控制仪(1)采集控温温度传感器(8)的温度信号，并根据设定值控制加热体(7)对恒温样品台(6)进行精密加热和恒温；红外检测器(3)选用北京红外时代公司的TC型，测温范围为40～600℃的在线红外测温仪，实现对两个标准样品室(602)内的标准矿物样品进行红外测温；检测温度传感器(9)选用天津中环温度仪表有限公司生产的A级Pt100精密铂电阻，实现对被测样品室(603)内的被测矿物样品进行精密测温；微处理器(2)通过PC机及程序控制软件编程，实现对红外检测器(3)及检测温度传感器(9)的信号采集、分析以及样品的红外发射率测试过程控制。
Claims (7)
1.一种测试矿物材料红外发射性能的装置，其特征在于：由温度控制仪、微处理器、两个红外检测器、样品台上盖、样品台外壳、恒温样品台、加热体、控温温度传感器和检测温度传感器构成，其中，微处理器包括PC机及程序控制软件，样品台上盖上设置有两个红外检测器安装孔和一个检测温度传感器安装孔，样品台外壳内设置有恒温样品台座，恒温样品台上半部是样品室，该样品室中设置有两个标准样品室和一个被测样品室，恒温样品台下半部是恒温柱体，样品室与恒温柱体用螺丝扣连接，恒温样品台的样品室被安置于恒温样品台座上，样品台上盖和样品台外壳通过螺丝扣连接成一体，两个红外检测器分别安置在样品台上盖的红外检测器安装孔上，检测温度传感器被安置在样品台上盖上的检测温度传感器安装孔上，两个红外检测器和检测温度传感器被分别置于两个标准样品室及被测样品室的正上方，控温温度传感器安置在样品台外壳上部一侧，加热体安置在恒温样品台下半部的恒温柱体底部，温度控制仪通过导线分别与控温温度传感器和加热体连接，微处理器与两个红外检测器和检测温度传感器分别通过接插件连接。
2.按照权利要求1所述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，其特征在于：所述样品台上盖其上方面上等距开有两个红外检测器安装孔和一个检测温度传感器安装孔，以上安装孔均采用螺距为0.5mm的精密螺纹。
3.按照权利要求1所述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，其特征在于：所述样品台上盖、样品台外壳和恒温样品台均为圆柱形。
4.按照权利要求3所述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，其特征在于：所述圆柱形样品台上盖和圆柱形样品台外壳的直径均为40～70mm，圆柱形样品台上盖的高为30～40mm，圆柱形样品台外壳的高为20～30mm。
5.按照权利要求3所述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，其特征在于：所述圆柱形样品台外壳内设置的恒温样品台座的直径均为20～50mm，高为20～30mm。
6.按照权利要求3所述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，其特征在于：所述圆柱形恒温样品台上半部的样品室的直径均为20～50mm，高为10～30mm, 圆柱形恒温样品台下半部的恒温柱体的直径均为20～50mm，高为30～60mm。
7.按照权利要求3所述一种测试矿物材料红外发射性能的装置，其特征在于：所述圆柱形恒温样品台的上半部的样品室按圆周均匀分布设置两个标准样品室和一个被测样品室，两个标准样品室和一个被测样品室的直径均为10～30mm，高为10～30mm。
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