[發明專利]低熔點半透明材料相變過程輻射加熱和測溫裝置

有效

• 申請號: 201510245861.0
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104914126B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 唐佳東;董士奎;穆磊;賀志宏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02;G01K7/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳昕

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及用于低熔點半透明材料相變過程輻照加熱和溫度測量裝置。

背景技術

低熔點半透明材料在熱輻射作用下的相變過程對于很多技術和科學問題來說非常重要，尤其是輻射誘發的熔化過程是當前人們非常感興趣的。例如冰層自然融化速率的預測、相變節能墻體材料的研制，輻射除冰、相變材料隱身等等，這些傳熱問題都與材料在輻射作用下的熔化過程緊密相關。相變過程中的溫度分布對材料的成形和應用有重要的影響，溫度不均勻會導致材料內部出現應力、材料萌生微裂紋，甚至發生早期破裂，溫度梯度對晶體缺陷(諸如位錯、氣孔等)也有很大影響，溫度分布還會影響到材料的光學、電磁、強度等特性。所以開展半透明材料相變過程實驗，測量材料相變過程中的溫度分布具有非常實際的意義。

目前，低熔點相變材料加熱裝置主要采用導熱和對流兩種形式，例如在相變材料中布置電加熱板來加熱半透明相變材料，實現熔化過程，或者將承裝相變材料的容器放置在恒溫流體中加熱。相變過程中，主要采用熱電偶來測量材料的溫度，熱電偶具有成本低，可測量材料內部溫度的優點。現有技術缺乏一種能提供輻射條件下對低熔點半透明材料相變進程、時間特性、溫度變化進行測量和研究輻射貢獻的裝置。

發明內容

本發明為了滿足對用于輻射條件下低熔點半透明材料相變過程實驗的裝置的需求，還用于滿足在相變過程中同時測量半透明材料在相變過程中的溫度分布的需求。提出一種低熔點半透明材料相變過程輻射加熱和測溫裝置。

低熔點半透明材料相變過程輻射加熱和測溫裝置，它包括穩壓電源、紅外燈箱、樣品槽、n個熱電偶和無紙記錄儀；n為正整數；

穩壓電源為紅外燈箱供電；樣品槽用于放置樣品；

紅外燈箱位于樣品槽的正上方，用于產生紅外熱輻射光，且該紅外熱輻射光沿豎直方向照射到樣品槽上，使樣品熔化發生相變；

n個熱電偶沿豎直方向均勻布置在樣品槽內，用于監測樣品熔化發生相變過程中的樣品溫度的變化情況；

無紙記錄儀用于記錄、顯示及保存n個熱電偶監測的樣品溫度的變化情況。

低熔點半透明材料相變過程輻射加熱和測溫裝置，它還包括風扇和T型熱電偶；

風扇位于紅外燈箱內，用于降低紅外燈箱內的溫度；

T型熱電偶用于監測紅外燈箱內的溫度，并將監測的溫度信號發送至無紙記錄儀，無紙記錄儀采集T型熱電偶發送的溫度信號；當T型熱電偶監測的溫度超過設定值時，無紙記錄儀觸發繼電器動作，使風扇工作，使其對紅外燈箱進行冷卻降溫；當T型熱電偶監測的溫度低于設定值時，無紙記錄儀觸發繼電器動作，使風扇停止工作，停止對紅外燈箱進行冷卻降溫。

低熔點半透明材料相變過程輻射加熱和測溫裝置，所述紅外燈箱包括底板、兩塊上分型、兩塊下分型、反光罩、連接塊、鹵素烏燈和側面連接板；底板上開有通風孔；所述風扇位于底板上的通風孔處；

兩塊下分型分別固定在底板的兩端，側面連接板固定在兩塊下分型的同一側，且靠近底板；

反光罩為拋物線形反光罩；反光罩夾在上分型和下分型之間，且上分型和下分型的接觸面形狀與反光罩的形狀相同；所述上分型和下分型通過連接塊固定；

每個上分型上開有圓形通孔，且該圓形通孔位于上分型的焦點所在的直線上；鹵素烏燈固定在兩個上分型的圓形通孔之間。

本發明所采用的技術方案是利用鹵素烏燈產生紅外線輻照加熱低熔點半透明材料，使之熔化，觀測相變界面的移動，記錄材料相變過程中的溫度分布。

本發明所述的低熔點半透明材料相變過程輻射加熱和測溫裝置，通過紅外燈箱中鹵素烏燈發出的紅外熱輻射光，經拋物線形反光罩反射后從正上方垂直照射到樣品槽中的樣品上。樣品槽中沿豎直方向布置了多個熱電偶，樣品槽底部和豎直側壁上設置有保溫層，樣品槽的外沿上開有觀測縫，通過觀測縫觀察樣品的相變界面的移動。樣品層中溫度分布由熱電偶監測，熱電偶信號由無紙記錄儀記錄。滿足了輻射條件下低熔點半透明材料相變過程實驗的裝置的需求。而且，滿足了在相變過程中同時測量半透明材料在相變過程中的溫度分布的需求。

本發明中的紅外燈箱發出近似平行的紅外線，輻射熱流密度穩定，輻射功率可以連續調節，模塊化設計，方便改變反光罩面型以及改變熱電偶測點布置。

本發明實現了低熔點半透明材料在平行紅外輻射作用下的熔化、相變過程，監測相變界面的移動，同時記錄樣品豎直層面上的溫度分布。本發明適用于觀察相變過程。

附圖說明

圖1是低熔點半透明材料相變過程輻射加熱和測溫裝置的平面示意圖；