CN202204618U - 一种复层材料红外光纤测温仪用标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤型复层材料红外辐射测温仪用标定装置，包括光纤、标定试件、导热体、加热电阻丝、滑动变压器、电源、保温包覆层、铂铑10-铂热电偶、0℃恒温器、基座和电动式光纤夹持定位机构。本实用新型的标准热电偶与复层材料红外光纤测温仪的光纤探头分别位于标定试件两侧，将标准热电偶的电势值对应的温度与复层构造光线红外测温仪所测得的数值相对应，即可标定出测温仪的温度-电压关系特性。本实用新型可以容易地进行标定试件的快速更换，可以最大限度地接近实际的测定状态，保证测量的精度。本实用新型可以调整电动式夹持定位机构的运动速度和静止停留的时间，使光纤探头与标定试件接近的时间较短，保证光纤探头不受热融化。

Description

一种复层材料红外光纤测温仪用标定装置

技术领域

本实用新型涉及一种测温仪用标定装置，特别是一种复层材料红外光纤测温仪用标定装置。

背景技术

光纤型复层材料红外辐射测温仪由2层或2层以上的半导体材料构成，具有测温范围大、反应速度快等优越性能，主要用于切削加工、激光加工、齿科治疗等方面的温度测定，需要有较高的测量精度(误差0.5％以下)。测温仪的测定精度一方面取决于自身的性能，另一方面也受到标定装置和标定方法的影响，测温仪的标定精度直接影响测温仪的测量精度。现有的红外测温仪的标定方法主要有两种，即动态标定法与静态标定法。动态标定法由于高温试件在空气中会产生表面氧化层，会对标定精度有较大的影响。用真空炉法进行的静态标定需要在标定实验时将试件、热电偶、光纤都放入炉内，这样虽然可以避免表层氧化层的影响，但是由于光纤熔点较低，无法将光纤插入炉内进行标定。因此，现有技术中没有适合光纤型复层材料红外辐射测温仪的标定装置，需要开发新的标定装置，该装置需要具有结构简单、标定温度范围宽、温度控制容易、标定精度高、标定过程中高温不对光纤造成损害等特点。

发明内容

为满足新型测温仪的标定需要，本实用新型要设计一种操作简单、标定精度高、标定过程中高温不对光纤造成损害的复层材料红外光纤测温仪用标定装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种光纤型复层材料红外辐射测温仪用标定装置，包括光纤、标定试件、导热体、加热电阻丝、滑动变压器、电源、保温包覆层、铂铑10-铂热电偶、0℃恒温器、基座和电动式光纤夹持定位机构；

所述的标定试件嵌入在导热体的凹槽内，由紧固螺栓固定；导热体由保温包覆层包裹、在标定试件安装的部位无包覆材料且形成圆形凹陷，使得标定试件的外侧表面直接暴露在空气中；铂铑10-铂热电偶穿过保温包覆层与标定试件的内侧面接触；光纤通过电动式光纤夹持定位机构设置在标定试件的外侧，光纤的探头与标定试件外侧面之间保持一定的距离，光纤的另一端对准测温仪的光电变换元件，将标定试件辐射出的红外线导入测温仪的光电变换元件；所述的加热用电阻丝嵌入保温包覆层并与滑动变压器通过电缆连接，滑动变压器的输入端接电源、其输出端接到加热用电阻丝；所述的电动式光纤夹持定位机构安装在基座上；所述的铂铑10-铂热电偶的输出端经过0℃恒温器后由同轴电缆与示波器连接；示波器同时还由同轴电缆与复层材料红外光纤测温仪连接，同时接收铂铑10-铂热电偶和测温仪输出的信号。

本实用新型所述的示波器是数字式多通道示波器。

本实用新型所述的圆形凹陷的直径为30mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的标准热电偶与新型复层材料红外光纤测温仪的光纤探头分别位于标定试件两侧。加热标定试件时，标准热电偶与复层构造光纤红外温度计同时有热电势输出，用示波器同时记录这两组热电势信号。将标准热电偶的电势值对应的温度与复层构造光线红外测温仪所测得的数值相对应，即可标定出测温仪的温度-电压关系特性。

2、由于本实用新型可以容易地进行标定试件的快速更换，在每次标定实验之前更换新的试件，可以最大程度地减少试件表面氧化层对标定精度的影响。另外，由于可以用与被测对象相同的材料制作标定试件，可以最大限度地接近实际的测定状态，保证测量的精度。

3、由于本实用新型在光纤外部设置了有绝热功能的套管，使红外线只能从光纤的探头进入，避免了光纤与导热体的大面积接触；另外，调整电动式夹持定位机构的运动速度和静止停留的时间，使光纤探头与标定试件接近的时间较短，保证光纤端面不因为受热融化。

4、由于采用滑动变压器供电和标定试件嵌入导热体的结构，可以保证升温平稳，温度易于调节控制。

附图说明

本实用新型仅有附图1张，其中：

图1为新型复层材料红外光纤测温仪用标定装置。

图中：1、光纤，2、标定试件，3、导热体，4、加热电阻丝，5、滑动变压器，6、电源，7、保温包覆层，8、铂铑10-铂热电偶，9、0℃恒温器，10、基座，11、电动式光纤夹持定位机构，12、数字式多通道示波器，13、复层材料红外光纤测温仪。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，一种光纤型复层材料红外辐射测温仪用标定装置，包括光纤1、标定试件2、导热体3、加热电阻丝4、滑动变压器5、电源6、保温包覆层7、铂铑10-铂热电偶8、0℃恒温器9、基座10和电动式光纤夹持定位机构11；所述的标定试件2嵌入在导热体3的凹槽内，由紧固螺栓固定；导热体3由保温包覆层7包裹、在标定试件2安装的部位无包覆材料且形成圆形凹陷，使得标定试件的外侧表面直接暴露在空气中；铂铑10-铂热电偶8穿过保温包覆层7与标定试件2的内侧面接触；光纤1通过电动式光纤夹持定位机构11设置在标定试件2的外侧，光纤1的探头与标定试件外侧面之间保持一定的距离，光纤1的另一端对准测温仪13的光电变换元件，将标定试件2辐射出的红外线导入测温仪13的光电变换元件；所述的加热用电阻丝4嵌入保温包覆层7并与滑动变压器5通过电缆连接，滑动变压器5的输入端接电源6、其输出端接到加热用电阻丝4；所述的电动式光纤夹持定位机构11安装在基座10上；所述的铂铑10-铂热电偶8的输出端经过0℃恒温器9后由同轴电缆与示波器12连接；示波器12同时还由同轴电缆与复层材料红外光纤测温仪13连接，同时接收铂铑10-铂热电偶8和测温仪13输出的信号。所述的示波器是数字式多通道示波器。所述的圆形凹陷的直径为30mm。

本实用新型的工作过程如下：

将由刀具材料制作的标定试件2嵌入导热体3的凹槽内，将事先标定过的铂铑10-铂热电偶8顶紧在标定试件2内侧，并保证标定试件2与导热体有较大的接触面积而且接触良好。用电动式光纤夹持定位机构11将光纤1的一端固定在标定试件2的外侧，二者之间的距离由电动式光纤夹持定位机构11来调节保证。由于标定试件2厚度很小，且深嵌导热体3内部，导热体3的热量可以均匀传递给标定试件2，经铂铑10-铂热电偶8测定确认标定试件2内外两侧没有温度差，因此可确定铂铑10-铂热电偶8与复层构造光纤红外测温仪13所测定的温度相同。

进行标定实验时由滑动变压器5逐渐升高电压为加热电阻丝4缓慢加热，并由保温包覆层7保温。热量经导热体3后缓慢传递给标定试件2，以保证其受热均匀，升温持续稳定以避免产生剧烈的升温导致无法获取稳定连续的信号。实验时，铂铑10-铂热电偶8与复层构造光纤红外温度计同时有电压信号输出，使用数字式多通道示波器12同时记录这两组电压信号。铂铑10-铂热电偶8输出端经过0℃恒温器9冷却后得到的电压经过比对《热电偶分度手册》后可以获得与该电压相对应的温度值，将该温度与复层构造光线红外测温仪13所测得的电压信号数值相匹配，即得到测温仪的温度-电压关系特性曲线，将此由标定实验得到的实验曲线与测温仪的理论曲线拟合对比，可以验证实验曲线的精确程度，若二者吻合则可以认为测温仪的标定结果是正确的可以信赖的，至此完成对测温仪的标定，使用以上方法标定后的测温仪的温度测量误差可以控制在0.5％以下。

Claims (3)

1.一种光纤型复层材料红外辐射测温仪用标定装置，其特征在于：包括光纤(1)、标定试件(2)、导热体(3)、加热电阻丝(4)、滑动变压器(5)、电源(6)、保温包覆层(7)、铂铑10-铂热电偶(8)、0℃恒温器(9)、基座(10)和电动式光纤夹持定位机构(11)；所述的标定试件(2)嵌入在导热体(3)的凹槽内，由紧固螺栓固定；导热体(3)由保温包覆层(7)包裹、在标定试件(2)安装的部位无包覆材料且形成圆形凹陷，使得标定试件的外侧表面直接暴露在空气中；铂铑10-铂热电偶(8)穿过保温包覆层(7)与标定试件(2)的内侧面接触；光纤(1)通过电动式光纤夹持定位机构(11)设置在标定试件(2)的外侧，光纤(1)的探头与标定试件外侧面之间保持一定的距离，光纤(1)的另一端对准测温仪(13)的光电变换元件，将标定试件(2)辐射出的红外线导入测温仪(13)的光电变换元件；所述的加热用电阻丝(4)嵌入保温包覆层(7)并与滑动变压器(5)通过电缆连接，滑动变压器(5)的输入端接电源(6)、其输出端接到加热用电阻丝(4)；所述的电动式光纤夹持定位机构(11)安装在基座(10)上；所述的铂铑10-铂热电偶(8)的输出端经过0℃恒温器(9)后由同轴电缆与示波器(12)连接；示波器(12)同时还由同轴电缆与复层材料红外光纤测温仪(13)连接，同时接收铂铑10-铂热电偶(8)和测温仪(13)输出的信号。

2.根据权利要求1所述的一种光纤型复层材料红外辐射测温仪用标定装置，其特征在于：所述的示波器是数字式多通道示波器。

3.根据权利要求1所述的一种光纤型复层材料红外辐射测温仪用标定装置，其特征在于：所述的圆形凹陷的直径为30mm。

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