本發(fā)明屬于種測量熱處理滲氮工藝中氮?jiǎng)轀y量的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅骷皺z測方法。

背景技術(shù)：

滲氮，是一種熱處理工藝，將精密零件放置在熱處理滲氮爐中加熱，爐膛內(nèi)通入氨氣和微量二氧化碳等氣體，高溫裂解后形成主要含有氮原子滲氮?dú)怏w，高溫使得氮原子滲入鋼件的表面。滲氮工藝可在較小熱變形的前提下獲得優(yōu)秀的機(jī)械性能。以氮原子的數(shù)量為基礎(chǔ)的工程量稱為氮?jiǎng)?。檢測并調(diào)整氮?jiǎng)菔谦@得需要的滲氮后零件的機(jī)械性能的唯一方法。

目前最常用的方法是采用氫探頭檢測滲氮?dú)怏w中的氫含量，推算出于氫含量中對應(yīng)的氮原子的數(shù)量得到氮?jiǎng)?。由于氫探頭方法是間接的通過測量氫的含量推算出氮?jiǎng)?，運(yùn)算復(fù)雜，精度低，反應(yīng)時(shí)間慢。氫探頭測量爐內(nèi)氫含量，只能采用熱導(dǎo)原理的傳感器。爐內(nèi)其他和氫熱導(dǎo)率數(shù)值相近的其他伴隨氣體會(huì)嚴(yán)重影響氫傳感器的檢測可靠性和精度，甚至無法使用。

滲氮?dú)怏w主要含量是氨氣，是一種比較活躍的化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)爐膛的氣體溫度波動(dòng)或露點(diǎn)升高時(shí)，凝結(jié)析出銨鹽和水汽沉積在氫探頭狹小的管腔內(nèi)導(dǎo)致傳感器無法工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅骷皺z測方法，用來解決目前最常用的使用氫探頭測量氮?jiǎng)?，精度低，反?yīng)時(shí)間慢，容易腐蝕和堵塞導(dǎo)致無法連續(xù)工作的缺陷。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅鳎す獍l(fā)射器、激光接收器、發(fā)射內(nèi)置電路、接收內(nèi)置電路、安裝座，其特征在于：激光發(fā)射器、激光接收器、發(fā)射內(nèi)置電路、接收內(nèi)置電路分別安裝在安裝座上，且發(fā)射內(nèi)置電路與激光發(fā)射器相連，接收內(nèi)置電路與激光接收器相連，激光發(fā)射器的光路與激光接收器的光路在一條上。

本發(fā)明還包括兩塊保護(hù)鏡片，在激光發(fā)射器和激光接收器相對滲氮爐爐膛一側(cè)安裝均安裝一塊保護(hù)鏡片。

本發(fā)明還包括兩個(gè)保護(hù)罩，在激光發(fā)射器和激光接收器上均安裝一個(gè)保護(hù)罩。

本發(fā)明的激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅鞑捎眉す釺DLAS技術(shù)，用激光檢測爐氣氣體的含量以獲得直接氮?jiǎng)?。本發(fā)明的原理是：“激光穿過被測氣體的光強(qiáng)衰減基于郎伯.比爾(Lambert-Beer)定律：即被測氣體組分對特定波長的光具有吸收，且吸收強(qiáng)度于組分濃度成正比”。

利用所述的激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅鞯臋z測方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行：(1)將所述的激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅魍ㄟ^安裝座安裝在滲氮爐外壁上，且安裝座成為滲氮爐爐膛的擴(kuò)展旁路，滲氮爐內(nèi)有循環(huán)風(fēng)扇，擴(kuò)展旁路中的滲氮?dú)怏w和爐膛內(nèi)的氣體完全一致和同步；(2)激光發(fā)射器調(diào)制成為需要的特定波長和頻率的激光并發(fā)射，同時(shí)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信號傳送到發(fā)射內(nèi)置電路；激光穿過滲氮爐的擴(kuò)展旁路滲氮?dú)怏w，被安裝在滲氮爐的擴(kuò)展旁路對面的激光接收器接收，激光接收器接收已穿過被測滲氮?dú)怏w，被吸收后光強(qiáng)已改變的激光，然后并通過接收內(nèi)置電路，分析激光吸收前后光強(qiáng)變化參數(shù)，通過郎伯.比爾定律運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的氣體含量，然后通過現(xiàn)有的“氣氛含量/氮?jiǎng)蒉D(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型”計(jì)算出氮?jiǎng)荨?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

采用不同于現(xiàn)有任何其他技術(shù)的獨(dú)創(chuàng)的激光測量來測量氮?jiǎng)荨?/p>

本發(fā)明的傳感器應(yīng)用了TDLAS激光技術(shù)。采用特定波長的激光，對滲氮爐氣具有極佳的選擇性和唯一性，解決了熱導(dǎo)原理的氫傳感器由于爐內(nèi)CO₂和氫熱導(dǎo)率數(shù)值相近的其他伴隨氣體，嚴(yán)重影響氫傳感器的檢測可靠性和精度，甚至無法使用。

本發(fā)明的傳感器是一種真正的實(shí)時(shí)在線氮?jiǎng)轀y量裝置。激傳感器安裝于爐體上，由于激光光束不間斷，可以連續(xù)不間斷直接測量。激光器設(shè)計(jì)有保護(hù)鏡片，不需于滲氮?dú)怏w直接接觸，解決了由于滲氮爐氣會(huì)凝結(jié)析出銨鹽和水汽，極易沉積在氫探頭狹小的管腔內(nèi)和檢測原件表面導(dǎo)致傳感器無法測量氮?jiǎng)莸膯栴}。

附圖說明

圖1為本發(fā)明激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅髟跐B氮爐上的安裝方式示意圖。

圖中：激光發(fā)射器1、激光接收器2、發(fā)射內(nèi)置電路3-1、接收內(nèi)置電路3-2、安裝座4、兩塊保護(hù)鏡片5、兩個(gè)保護(hù)罩6，滲氮爐7，循環(huán)風(fēng)扇8。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，本發(fā)明包含激光發(fā)射器1、激光接收器2、發(fā)射內(nèi)置電路3-1、接收內(nèi)置電路3-2、安裝座4、兩塊保護(hù)鏡片5、兩個(gè)保護(hù)罩6，其特征在于：激光發(fā)射器1、激光接收器2、發(fā)射內(nèi)置電路3-1、接收內(nèi)置電路3-2分別安裝在安裝座4上，發(fā)射內(nèi)置電路3-1與激光發(fā)射器1相連，接收內(nèi)置電路3-2與激光接收器2相連，激光發(fā)射器1的光路與激光接收器2的光路在一條上，在激光發(fā)射器和激光接收器相對滲氮爐爐膛一側(cè)安裝均安裝一塊保護(hù)鏡片5；在激光發(fā)射器和激光接收器上均安裝一個(gè)保護(hù)罩6。所述的激光發(fā)射器1、激光接收器2、發(fā)射內(nèi)置電路3-1、接收內(nèi)置電路3-2結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，本發(fā)明的的檢測方法為：(1)激光氮?jiǎng)莘治鰝鞲衅魍ㄟ^安裝座4安裝在滲氮爐7外壁上，且安裝座4成為滲氮爐7爐膛的擴(kuò)展旁路，滲氮爐7內(nèi)有循環(huán)風(fēng)扇8，擴(kuò)展旁路中的滲氮?dú)怏w和爐膛內(nèi)的氣體完全一致和同步；(2)激光發(fā)射器1調(diào)制成為需要的特定波長和頻率的激光并發(fā)射，同時(shí)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信號傳送到發(fā)射內(nèi)置電路3-1；激光穿過滲氮爐7的擴(kuò)展旁路滲氮?dú)怏w，被安裝在滲氮爐7的擴(kuò)展旁路對面的激光接收器2接收，激光接收器2接收已穿過被測滲氮?dú)怏w，被吸收后光強(qiáng)已改變的激光，然后并通過接收內(nèi)置電路3-2，分析激光吸收前后光強(qiáng)變化參數(shù)，通過郎伯.比爾定律運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的氣體含量，然后通過現(xiàn)有的“氣氛含量/氮?jiǎng)蒉D(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型”計(jì)算出氮?jiǎng)荨?/p>