[發明專利]基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201210387221.X
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102865930A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 郝曉劍;潘保武;郝麗娜;王艷紅;周漢昌;閆白
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60;G01N21/71
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 傅權;符麗霞

一.技術領域

本發明公開的基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置及其使用方法屬光學工程及傳感器技術領域，具體涉及的是一種鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置及其使用方法，該測試裝置利用鎂合金燃燒時鎂燃燒光譜確定燃點，采用比色測溫準確測量燃燒點的溫度。該測試裝置的使用方法是：采用標準測溫計量儀器對該測試裝置作靜態標定，然后該測試裝置采用比色測溫法在鎂及鎂合金燃燒光譜范圍內采用兩不同波段探測器探測光譜響應，從而實現鎂及鎂合金燃燒點的測定并實現溫度的準確測量。

二.背景技術

鎂合金燃點的測試影響因素很多，如燃點實測值隨粒度的不同而不同，鎂及鎂合金燃燒點建立過程速度快，氧化鎂煙霧帶來干擾等。鎂合金燃燒時表面溫度可達2000℃以上，使用傳統的接觸式測溫法很難完全避免高溫對測溫元件的侵蝕，同時也會影響試樣表面的溫度分布，對測溫結果帶來干擾。不同成分的鎂合金材料的表面的光譜發射率也不盡相同，依賴發射率的測溫方法就會受到限制。為了測量鎂及鎂合金的燃點，國內外學者進行了大量的研究。國外將鎂合金加工成均勻細絲，加熱至燃燒，同時記錄其溫度變化曲線，取曲線上的突變點為鎂的燃點，雖然測試效率高，但測試精度差，因為鎂合金細絲團聚狀態難固定。國內將鎂合金加工成小圓棒，加熱并測試其表面溫度，同時肉眼觀察鎂合金表面變化，將首先出現燃燒點的溫度定為燃點，該方法測試效率低，測試誤差也大。總的來看，鎂的燃燒點確定不準確。在鎂合金升溫過程中，一旦溫度達到鎂的熔點，便有大量鎂被氧化，并在很短時間內放出大量的熱，過高的溫度導致鎂加速液化，更多的液態鎂從氧化鎂孔隙中擠出，與氧接觸導致鎂的起火燃燒。整個過程發生時間很短，究竟何時開始起火燃燒，時間點很難準確觀察確定，并且現有的方法體積大，結構復雜，不適合生產線的測試需求。因此，合理地、準確判斷燃燒點及燃燒點溫度的測量方法的提出，是推動鎂合金發展的重要環節。本發明為了克服接觸式測量破壞溫度場分布和物體表面光譜發射率的影響，設計了基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度測試裝置，該測試裝置響應時間短，體積小、重量輕，可以分布在生產線上，采用非接觸式測量，提高了儀器使用壽命。

三.發明內容

本發明的目的是：向社會提供這種基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置及其使用方法。這種基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置具有設計結構簡單，體積小、重量輕，使用方便、壽命長等特點。這種基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置的使用方法具有簡單方便，測量可靠等優點。

本發明的技術方案包括：基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置的技術方案和基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置使用方法的技術方案兩部分。

本發明的基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置的技術方案是這樣的：這種基于比色法的鎂及鎂合金燃點溫度的測試裝置包括有：金屬殼體及其內的藍寶石窗、物鏡、場鏡、二象限探測器、調理電路、接口電路，采用圓柱形金屬殼體可由外接支架固定，在該裝置的金屬殼筒內垂直于圓柱形中心軸線從前到后依次設置有藍寶石窗、物鏡、場鏡、二象限探測器，其中：藍寶石窗設置在金屬殼筒內的前端，物鏡放置于靠近藍寶石窗的圓形窗內，場鏡設置于物鏡的焦平面上，技術特點在于：所述的二象限探測器是探測鎂及鎂合金燃點溫度光譜波長的二象限探測器，該二象限探測器設置在場鏡之后，二象限探測器的輸出端與其后的調理電路的輸入端聯接，調理電路的輸出端與接口電路輸入端聯接，設置在金屬殼筒內尾端的接口電路備外接計算機系統。所述的比色測溫原理是根據熱輻射體在兩個波段上的光譜輻射出射度的比值與溫度的函數關系來測量溫度。這種比色測溫原理大大減小了被測目標的發射率帶來的影響，抗干擾能力強，因此這種比色測溫方法比較準確、可靠。所述的藍寶石窗，例如可選擇采用北京茂豐光電科技的0Q0PWB50.8-C型號的藍寶石做窗。所述的物鏡，例如可選擇采用長春金龍光電科技的11B1027R型號的雙凸透鏡。所述的場鏡，例如可選擇采用長春金龍光電科技的11B1092R型號的雙凸透鏡。所述的調理電路由兩個結構完全相同的放大電路構成，每個放大電路均包括一個積分運算電路及兩個低通濾波電路，其中：二象限探測器的每一個負極連接運算放大器的同相輸入端并且通過穩壓二極管DO-35接地，二象限探測器的每一個正極連接運算放大器的反相輸入端，運算放大器的反相輸入端和輸出端形成積分運算電路，在運算放大器的電源端和二象限探測器負極處各連接一個無源的低通濾波電路。