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一種導(dǎo)光測量微波加熱爐內(nèi)被加熱材料溫度的方法與流程

文檔序號:12783778閱讀:352來源:國知局
一種導(dǎo)光測量微波加熱爐內(nèi)被加熱材料溫度的方法與流程

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光測量微波加熱爐內(nèi)被加熱材料溫度的方法,屬于微波高溫?zé)Y(jié)設(shè)備技術(shù)測控領(lǐng)域,測溫系統(tǒng)包括耐高溫?zé)Y(jié)管道測溫孔、石英玻璃管或石英玻璃柱、光學(xué)高溫計,可以實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的微波燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)核心區(qū)域溫度的測量,測溫成本低、技術(shù)成熟。



背景技術(shù):

微波屬于一種高頻電磁波,在微波能應(yīng)用領(lǐng)域,我國已經(jīng)形成了較成熟的微波設(shè)備設(shè)計、制造和應(yīng)用市場,微波加熱技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)療、環(huán)保、新材料等行業(yè)。近些年微波能在新型特種材料高溫?zé)Y(jié)領(lǐng)域的科研和實際應(yīng)用越來越廣泛,尤其在科研領(lǐng)域,微波高溫?zé)Y(jié)新材料研究范圍較廣,但是少量樣品的微波燒結(jié)溫度測量一直是難題。

在微波場內(nèi),金屬制成的熱電偶存在肌膚電流、電火花等現(xiàn)象,干擾測量,導(dǎo)致熱電偶無法直接應(yīng)用到微波燒結(jié)設(shè)備內(nèi),即使通過金屬屏蔽等通常做法,其實質(zhì)也是間接測溫,存在一定的誤差,金屬的優(yōu)良導(dǎo)熱性質(zhì)會迅速帶走燒結(jié)區(qū)的熱量,也使熱電偶不能夠真正與燒結(jié)核心區(qū)域直接接觸,從而無法獲得準(zhǔn)確的燒結(jié)溫度。另外在微波燒結(jié)領(lǐng)域,通常燒結(jié)的溫度多數(shù)在1000℃以上,有的材料燒結(jié)溫度達(dá)2000℃以上,超過了多數(shù)測溫材料,如鉑(1772℃)、銠(1966℃)等金屬的熔點,也限制了熱電偶在微波高溫?zé)Y(jié)領(lǐng)域的使用。

燒結(jié)材料承載體以石墨、碳化硅、高鋁磚等耐高溫非透明材料為主,燒結(jié)核心區(qū)與燒結(jié)材料承載體表面溫度差異巨大,限制了紅外線等非接觸測溫的應(yīng)用。

傳統(tǒng)光學(xué)高溫測溫技術(shù)成熟,其基本測溫原理是利用光學(xué)高溫計內(nèi)的燈絲發(fā)光水平與待測材料發(fā)光水平進(jìn)行人工比對,是一種比較準(zhǔn)確和成熟的測溫方法,大量應(yīng)用于冶煉行業(yè)。本發(fā)明是利用光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理,通過將石英玻璃柱或石英玻璃管深入到微波燒結(jié)核心區(qū),或直接將待燒結(jié)材料直接放入石英玻璃管內(nèi)燒結(jié),石英玻璃對可見光有高達(dá)93%以上透射率,使石英玻璃管或石英玻璃柱截面發(fā)射高強(qiáng)的可見光,再利用光學(xué)高溫計燈絲發(fā)光比對石英玻璃柱或玻璃管截面透射出的可見光,可以快速準(zhǔn)確的從光學(xué)高溫計獲取燒結(jié)核心區(qū)的溫度,測溫區(qū)間為700-1700℃。

石英玻璃屬于非金屬耐高溫材料,不吸收微波,軟化點在1600℃,耐高溫沖擊,是熱的不良導(dǎo)體,對燒結(jié)核心區(qū)溫度影響有限,如果待測溫度過高,部分石英玻璃管或石英玻璃柱會熔化或變形,可以采取及時移除石英玻璃管/柱短時測溫法或更換新的石英玻璃管/柱的法實現(xiàn)準(zhǔn)確測溫,該方法簡單、易行,測溫成本較低,不光可以應(yīng)用在微波高溫?zé)Y(jié)領(lǐng)域,也可以應(yīng)用在傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)領(lǐng)域。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明提出的一種導(dǎo)光測量微波加熱爐內(nèi)被加熱材料溫度的方法,屬于微波高溫?zé)Y(jié)設(shè)備技術(shù)測控領(lǐng)域,測溫系統(tǒng)包括耐高溫?zé)Y(jié)管道測溫孔、石英玻璃管或石英玻璃柱、光學(xué)高溫計,可以對微波燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)核心區(qū)域溫度進(jìn)行快速、較準(zhǔn)確的測量,測溫成本低、技術(shù)成熟。

本發(fā)明提出的一種導(dǎo)光測量微波加熱爐內(nèi)被加熱材料溫度的方法,所述方法通過測溫系統(tǒng)實現(xiàn),所述測溫系統(tǒng)由耐高溫?zé)Y(jié)管道、石英玻璃管/柱、光學(xué)高溫計燈絲、光學(xué)高溫計目鏡、光學(xué)高溫計溫度指示盤和測溫孔組成,其中:耐高溫?zé)Y(jié)管道2上設(shè)有測溫孔7,石英玻璃管/柱插入耐高溫?zé)Y(jié)管道2的測溫孔7內(nèi)部;光學(xué)高溫計目鏡5位于測溫孔7的正前方,光學(xué)高溫計測溫?zé)艚z4位于光學(xué)高溫計目鏡5前,可讀取光學(xué)高溫計溫度指示盤6連接光學(xué)高溫計目鏡5;燒結(jié)體1位于耐高溫?zé)Y(jié)管道2內(nèi),具體步驟如下:

(1)將石英玻璃管/柱3插入耐高溫?zé)Y(jié)管道2的測溫孔7的管道內(nèi)部;

(2)開啟微波燒結(jié)爐,升高燒結(jié)體1溫度,所述燒結(jié)體1為Si:C摩爾比1:1的燒結(jié)體;

(3)待有可見光從石英玻璃管/柱3截面發(fā)射出來時,即可用光學(xué)高溫計測溫?zé)艚z4,通過光學(xué)高溫計目鏡5進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度比對,調(diào)節(jié)光學(xué)高溫計測溫?zé)艚z4發(fā)光亮度至與石英玻璃管/柱3截面發(fā)射出來可見光亮度一致時,即可讀取光學(xué)高溫計溫度指示盤6上的溫度值并記錄;

(4)若燒結(jié)時間較長或燒結(jié)溫度高于1600℃,短時間測溫后,可以將石英玻璃管/柱3從測溫孔7移除,并堵塞測溫孔;

(5)若燒結(jié)時間較短或燒結(jié)溫度低于1600℃,可以將石英玻璃管/柱3長時間放置在測溫孔7內(nèi),實現(xiàn)連續(xù)測溫。

本發(fā)明中,耐高溫?zé)Y(jié)管道導(dǎo)光孔可以在燒結(jié)區(qū)域外壁對應(yīng)燒結(jié)體中間位置開孔,插入石英玻璃柱直接導(dǎo)光,也可以直接在管道兩端插入石英玻璃管或石英玻璃柱到燒結(jié)核心區(qū)直接導(dǎo)光。

本發(fā)明中,石英玻璃管的直徑為3-300mm,石英玻璃柱的截面形狀可以是圓形、方形、長方形、橢圓形或變形中任一種,直徑或邊長范圍為3-50mm。

本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用的測溫系統(tǒng)包括耐高溫?zé)Y(jié)管道測溫孔、石英玻璃管或石英玻璃柱、光學(xué)高溫計,可以實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的微波燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)核心區(qū)域溫度的測量,測溫成本低、技術(shù)成熟,具備推廣價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的光導(dǎo)法測量碳化硅微波燒結(jié)體溫度圖示。

圖2為本發(fā)明測溫系統(tǒng)使用石英玻璃管的結(jié)構(gòu)圖示。

圖3為本發(fā)明測溫系統(tǒng)使用石英玻璃柱的結(jié)構(gòu)圖示。

圖中標(biāo)號:1、燒結(jié)體,2、耐高溫?zé)Y(jié)管道,3、石英玻璃管/柱,4、光高溫計燈絲,

5、光學(xué)高溫計目鏡,6、光學(xué)高溫計溫度指示盤,7、測溫孔。

具體實施方式

下面通過實施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實施例1:

首先在石英玻璃管內(nèi)填充少量活性炭;

(1)放入由單質(zhì)硅和活性炭按照摩爾比1:1混合的冷壓球丸1個;

(2)再次填充少量活性炭,將冷壓球丸完全覆蓋并壓實;

(3)將玻璃管放入微波燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)5min;

(4)加熱20s,玻璃管截面投射出可見光;

(5)1min開始測溫,調(diào)節(jié)光學(xué)溫度計燈絲亮度,與投射出的可見光進(jìn)行比對,待燈絲湮滅在投射出的可見光內(nèi)時,溫度指示盤上指示的數(shù)值,此時微波燒結(jié)體的溫度為1050℃;

(6)采集2min的溫度為1130℃,3min的溫度為1180℃,分別可以依次讀取4、5、6、7、8、9、10、11min的溫度值。

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