CN208366807U - 一种高精确红外辐射加热试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精确红外辐射加热试验装置，通过设置温度控制器的温度下限值T_L、温度上限值T_H、目标试验温度Tt，以及设置电源控制器的W₁、W₂和W₃的取值，实现对红外辐射灯发光亮度等级的精确快速的调控，避免了红外辐射灯因通断电发光过渡时间太长而造成辐射加热温度可控性差的问题，有效的提高了红外辐射灯对试验样件辐射加热温度的精确度和可控性；并且，由于在对试验样件进行红外热辐射试验的整个过程中，红外辐射灯均处于通电状态下而改变发光亮度等级，能够避免红外辐射灯因频繁通断电而造成使用寿命短的问题，有效的延长了红外辐射灯的使用寿命。

Description

一种高精确红外辐射加热试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种高精确红外辐射加热试验装置。

背景技术

随着汽车工业的迅速发展，汽车内外饰产品可靠性也在不断提升，同时汽车内外饰产品耐光性也是衡量可靠性的重要指标，光老化对产品造成的伤害有变色、粉化、发粘、变形等，在无形中影响产品的质量。红外线热辐射试验作为光老化一项重要试验，很多企业将此项纳入企业测试标准，作为评定产品质量好坏的依据。

由于很多汽车零部件产品试验需要非标装置或设备来实施，而红外线热辐射也是如此，虽然供应商也能按照要求制成红外热辐射加热装置，但是制作、采购周期长且价格相对较高。不利于日益紧张的研发测试周期。

目前，红外热辐射试验装置不能满足大样件多点同时控制，由于车顶棚、车门、后备箱盖等属于大样件，对于相距较远的位置所辐射热量有差异，如果采用单点控制，单点的试验结果不能代表整个样件，从而影响试验的准确性，不能全面客观评价产品。

目前，红外热辐射试验装置不能实现精确、可控性，是通过热继电器控制红外辐射灯通电和断电，这样不能充分满足试验要求，当红外辐射灯灭的时候，样品表面温度会迅速下降，经常会小于设置温度，需要等红外辐射灯亮的时候温度才上升。当红外辐射灯亮的时候，样品表面温度会迅速上升，经常会大于设置温度，需要等红外辐射灯灭的时候温度才下降。主要原因是红外辐射灯从亮到不亮之间过渡时间太长。而且整个试验下来，红外辐射灯总是通和断之间不断切换，严重影响红外辐射灯的使用寿命，经常试验还未完成，红外辐射灯就坏掉。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种高精确红外辐射加热试验装置，以解决红外热辐射加热装置的辐射加热精确度低、可控性差，以及，红外热辐射加热装置的红外辐射灯因频繁通断电而造成使用寿命短的问题。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述的高精确红外辐射加热试验装置设有温度控制器，并设有成组设置的温度传感器、电源控制器和红外辐射灯；

所述温度控制器能够设置温度下限值T_L、温度上限值T_H以及取值介于前两者之间的目标试验温度Tt，并且，对所述温度控制器属于同一温控通道的温控输入端和温控输出端而言，当所述温控输入端接收到的实时温度T分别满足T≤T_L、T_L<T<Tt、Tt≤T≤T_H该三个条件时，所述温控输出端分别输出三个不同的控制信号，依次记为第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；

所述电源控制器能够受三个不同控制信号的控制，相应输出三个功率值不同的直流电压，即：在所述电源控制器的控制信号输入端依次接收到所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号时，所述电源控制器的直流输出端所输出直流电压的功率值依次为W₁、W₂和W₃，并且，W₁>W₂>W₃；

对属于同一组的所述温度传感器、电源控制器和红外辐射灯，所述温度传感器的输出端和所述电源控制器的控制信号输入端分别与所述温度控制器属于同一温控通道的温控输入端和温控输出端电性连接，所述电源控制器的直流输出端与所述红外辐射灯电性连接。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的电源控制器由220V交流电源和PLC可编程电源组成，其中，所述PLC可编程电源能够将从其交流输入端输入的交流电转换为直流电并通过其直流输出端输出，所述PLC可编程电源能够受从其控制信号输入端输入的所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号控制，使得其直流输出端所输出直流电的直流电压的功率值依次为W₁、W₂和W₃；所述PLC可编程电源的交流输入端与所述220V交流电源的输出端电性连接，所述PLC可编程电源的控制信号输入端即所述电源控制器的控制信号输入端，所述PLC可编程电源的直流输出端即所述电源控制器的直流输出端。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的温度控制器设有多路所述温控通道，所述的高精确红外辐射加热试验装置对应所述温控通道的数量设有相应组数的所述成组设置的温度传感器、电源控制器和红外辐射灯；所述温度控制器的每一路所述温控通道与对应的成组设置的温度传感器、电源控制器和红外辐射灯电性连接。

作为本实用新型的优选实施方式：所述温度控制器接收实时温度T的分辨率为0.1℃、精度为0.5℃。

作为本实用新型的优选实施方式：所述温度控制器为数显温度控制器，所述温度控制器将其每一个温控通道的温控输入端所接收到的实时温度T显示在相应的显示界面上。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的温度传感器为热电偶。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的高精确红外辐射加热试验装置还设有绝缘箱和密封箱体；所述温度控制器固定在所述绝缘箱内，所述温度传感器和红外辐射灯固定在所述密封箱体内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型能够通过设置温度控制器的温度下限值T_L、温度上限值T_H、目标试验温度Tt，以及设置电源控制器的W₁、W₂和W₃的取值，实现对红外辐射灯发光亮度等级的精确快速的调控，避免了红外辐射灯因通断电发光过渡时间太长而造成辐射加热温度可控性差的问题，有效的提高了红外辐射灯对试验样件辐射加热温度的精确度和可控性；并且，由于在对试验样件进行红外热辐射试验的整个过程中，红外辐射灯均处于通电状态下而改变发光亮度等级，能够避免红外辐射灯因频繁通断电而造成使用寿命短的问题，有效的延长了红外辐射灯的使用寿命。

第二，本实用新型采用具有多路温控通道的温度控制器以及相应组数的温度传感器、电源控制器和红外辐射灯，对试验面积较大而需要设置多个试验位置的试验样件进行试验时，能够对试验样件的每一个试验位置独立的进行加热温度控制，实现多点热辐射控制，能够准确的对试验面积较大的试验样件的各个试验位置进行热辐射温度控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的高精确红外辐射加热试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型中具有多路温控通道的温度控制器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开的是一种高精确红外辐射加热试验装置，其发明构思为：本实用新型的高精确红外辐射加热试验装置设有温度控制器1，并设有成组设置的温度传感器2、电源控制器3和红外辐射灯4。

温度控制器1能够设置温度下限值T_L、温度上限值T_H以及取值介于前两者之间的目标试验温度Tt，并且，对温度控制器1属于同一温控通道的温控输入端IN1和温控输出端OUT1而言，当温控输入端IN1接收到的实时温度T分别满足T≤T_L、T_L<T<Tt、Tt≤T≤T_H该三个条件时，温控输出端OUT1分别输出三个不同的控制信号，依次记为第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。

电源控制器3能够受三个不同控制信号的控制，相应输出三个功率值不同的直流电压，即：在电源控制器3的控制信号输入端IN3依次接收到第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号时，电源控制器3的直流输出端DC所输出直流电压的功率值依次为W₁、W₂和W₃，并且，W₁>W₂>W₃。

对属于同一组的温度传感器2、电源控制器3和红外辐射灯4，温度传感器2的输出端和电源控制器3的控制信号输入端IN3分别与温度控制器1属于同一温控通道的温控输入端IN1和温控输出端OUT1电性连接，电源控制器3的直流输出端DC与红外辐射灯4电性连接。

本实用新型还公开了一种高精确红外辐射加热试验方法，其基于上述高精确红外辐射加热试验装置实施，包括：

步骤一、根据对试验样件5进行红外热辐射试验的试验要求，设置温度控制器1的目标试验温度Tt，并相应设置温度下限值T_L和温度上限值T_H；

步骤二、对属于同一组的温度传感器2和红外辐射灯4，将红外辐射灯4辐照向试验样件5的试验位置5A，并用温度传感器2采集试验样件5在同一试验位置5A的实时温度；

步骤三、根据试验样件5的特性，设置电源控制器3的W₁、W₂和W₃的取值，使得：当红外辐射灯4在功率值为W₁的直流电压供电下工作时，试验样件5在相应试验位置5A的温度快速上升；当红外辐射灯4在功率值为W₂的直流电压供电下工作时，试验样件5在相应试验位置5A的温度缓慢上升；当红外辐射灯4在功率值为W₃的直流电压供电下工作时，红外辐射灯4对相应试验位置5A的加热速度慢于试验样件5的散热速度，即试验样件5在相应试验位置5A的温度下降；

步骤四、启动温度控制器1和电源控制器3。

从而，使得本实用新型的高精确红外辐射加热试验装置自动开始对试验样件5进行红外热辐射试验，具体过程如下：

状态一、在试验之初，温度传感器2采集试验样件5上的实时温度T较低，满足常温≤T≤T_L，则电源控制器3的直流输出端DC所输出直流电压的功率值为最高的W₁，相应的，红外辐射灯4的亮度等级为“亮”，红外辐射灯4快速的对试验样件5的试验位置5A加热，使得试验样件5的试验位置5A迅速升温；

状态二、当试验样件5的试验位置5A持续升温，直至满足T_L<T<Tt时，则电源控制器3的直流输出端DC所输出直流电压的功率值为居中的W₂，相应的，红外辐射灯4的亮度等级为“较暗”，红外辐射灯4对试验样件5的试验位置5A的加热速度放缓，使得试验样件5的试验位置5A缓慢升温；

状态三、当试验样件5的试验位置5A缓慢升温，直至满足Tt≤T≤T_H时，则电源控制器3的直流输出端DC所输出直流电压的功率值为最低的W₃，相应的，红外辐射灯4的亮度等级为“暗”，使得红外辐射灯4对试验样件5的试验位置5A的加热速度慢于试验样件5的散热速度，但在T＝Tt时，由于状态二中亮度等级为“较暗”的红外辐射灯4的余热作用下，实时温度T仍将继续上升，使得试验样件5在试验位置5A的实时温度T在达到Tt后，先小幅上升再下降，直至温度传感器2采集试验样件5上的实时温度T降低到目标试验温度Tt之下，返回到前述状态二，从而，在状态二与状态三之间来回切换，而试验样件5在试验位置5A的实时温度T则在目标试验温度Tt上下小幅波动。

因此，本实用新型通过精确快速的调控红外辐射灯4的发光亮度等级，有效的提高了红外辐射灯4对试验样件5辐射加热温度的精确度和可控性。

在上述发明构思的基础上，本实用新型采用以下优选的结构：

作为本实用新型的优选实施方式：温度下限值T_L相比目标试验温度Tt低1℃至5℃，温度上限值T_H相比目标试验温度Tt高1℃至5℃；

所述当红外辐射灯4在功率值为W₁的直流电压供电下工作时，试验样件5在相应试验位置5A的温度上升速度为3℃/min；当红外辐射灯4在功率值为W₂的直流电压供电下工作时，试验样件5在相应试验位置5A的温度上升速度为1℃/min；当红外辐射灯4在功率值为W₃的直流电压供电下工作时，红外辐射灯4对相应试验位置5A的加热速度慢于试验样件5的散热速度，即试验样件5在相应试验位置5A的温度下降速度为0.5℃/min。

作为本实用新型的优选实施方式：电源控制器3由220V交流电源31和PLC可编程电源32组成，其中，PLC可编程电源32能够将从其交流输入端AC输入的交流电转换为直流电并通过其直流输出端输出，PLC可编程电源32能够受从其控制信号输入端输入的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号控制，使得其直流输出端所输出直流电的直流电压的功率值依次为W₁、W₂和W₃；PLC可编程电源32的交流输入端AC与220V交流电源31的输出端电性连接，PLC可编程电源32的控制信号输入端即电源控制器3的控制信号输入端IN3，PLC可编程电源32的直流输出端即电源控制器3的直流输出端DC。

作为本实用新型的优选实施方式：参见图2，温度控制器1设有多路温控通道，高精确红外辐射加热试验装置对应温控通道的数量设有相应组数的成组设置的温度传感器2、电源控制器3和红外辐射灯4；温度控制器1的每一路温控通道与对应的成组设置的温度传感器2、电源控制器3和红外辐射灯4电性连接。从而，对于试验面积较大而需要设置多个试验位置5A的试验样件5，试验样件5的每一个试验位置5A均可布置一组成组设置的温度传感器2和红外辐射灯4进行温度监测和辐射加热加热，且试验样件5的每一个试验位置5A均可以独立的进行加热温度控制。

作为本实用新型的优选实施方式：温度控制器1接收实时温度T的分辨率为0.1℃、精度为0.5℃。

作为本实用新型的优选实施方式：温度控制器1为数显温度控制器，温度控制器1将其每一个温控通道的温控输入端IN1所接收到的实时温度T显示在相应的显示界面11上。

作为本实用新型的优选实施方式：温度传感器2为热电偶。

作为本实用新型的优选实施方式：高精确红外辐射加热试验装置还设有绝缘箱6和密封箱体；温度控制器1固定在绝缘箱6内，以起到绝缘防护作用；温度传感器2和红外辐射灯4固定在密封箱体内，以避免外接环境对试验造成干扰。

另外，当目标试验温度Tt超过温度上限值T_H时，应停止试验，发出报警。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。例如：电源控制器3也可采用现有技术中其它能够受不同控制信号控制相应输出不同功率的直流电的电路结构形式。

Claims (7)

1.一种高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述的高精确红外辐射加热试验装置设有温度控制器(1)，并设有成组设置的温度传感器(2)、电源控制器(3)和红外辐射灯(4)；

所述温度控制器(1)能够设置温度下限值T_L、温度上限值T_H以及取值介于前两者之间的目标试验温度Tt，并且，对所述温度控制器(1)属于同一温控通道的温控输入端(IN1)和温控输出端(OUT1)而言，当所述温控输入端(IN1)接收到的实时温度T分别满足T≤T_L、T_L<T<Tt、Tt≤T≤T_H该三个条件时，所述温控输出端(OUT1)分别输出三个不同的控制信号，依次记为第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；

所述电源控制器(3)能够受三个不同控制信号的控制，相应输出三个功率值不同的直流电压，即：在所述电源控制器(3)的控制信号输入端(IN3)依次接收到所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号时，所述电源控制器(3)的直流输出端(DC)所输出直流电压的功率值依次为W₁、W₂和W₃，并且，W₁>W₂>W₃；

对属于同一组的所述温度传感器(2)、电源控制器(3)和红外辐射灯(4)，所述温度传感器(2)的输出端和所述电源控制器(3)的控制信号输入端(IN3)分别与所述温度控制器(1)属于同一温控通道的温控输入端(IN1)和温控输出端(OUT1)电性连接，所述电源控制器(3)的直流输出端(DC)与所述红外辐射灯(4)电性连接。

2.根据权利要求1所述的高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述的电源控制器(3)由220V交流电源(31)和PLC可编程电源(32)组成，其中，所述PLC可编程电源(32)能够将从其交流输入端(AC)输入的交流电转换为直流电并通过其直流输出端输出，所述PLC可编程电源(32)能够受从其控制信号输入端输入的所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号控制，使得其直流输出端所输出直流电的直流电压的功率值依次为W₁、W₂和W₃；所述PLC可编程电源(32)的交流输入端(AC)与所述220V交流电源(31)的输出端电性连接，所述PLC可编程电源(32)的控制信号输入端即所述电源控制器(3)的控制信号输入端(IN3)，所述PLC可编程电源(32)的直流输出端即所述电源控制器(3)的直流输出端(DC)。

3.根据权利要求1或2所述的高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述的温度控制器(1)设有多路所述温控通道，所述的高精确红外辐射加热试验装置对应所述温控通道的数量设有相应组数的所述成组设置的温度传感器(2)、电源控制器(3)和红外辐射灯(4)；所述温度控制器(1)的每一路所述温控通道与对应的成组设置的温度传感器(2)、电源控制器(3)和红外辐射灯(4)电性连接。

4.根据权利要求1或2所述的高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述温度控制器(1)接收实时温度T的分辨率为0.1℃、精度为0.5℃。

5.根据权利要求1或2所述的高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述温度控制器(1)为数显温度控制器，所述温度控制器(1)将其每一个温控通道的温控输入端(IN1)所接收到的实时温度T显示在相应的显示界面(11)上。

6.根据权利要求1或2所述的高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述的温度传感器(2)为热电偶。

7.根据权利要求1或2所述的高精确红外辐射加热试验装置，其特征在于：所述的高精确红外辐射加热试验装置还设有绝缘箱(6)和密封箱体；所述温度控制器(1)固定在所述绝缘箱(6)内，所述温度传感器(2)和红外辐射灯(4)固定在所述密封箱体内。