[發(fā)明專利]可調(diào)速均勻加熱的石英燈溫度測試加熱系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710854080.0
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107643782B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 婁文忠;韓炎暉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;G05F1/66;G01N3/60
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發(fā)明公開了一種可調(diào)速均勻加熱的石英燈溫度測試加熱系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明將石英燈泡安裝在圓柱型裝置的內(nèi)壁上，對待測物在全周向均勻受熱；通過功率控制器控制石英燈泡的加熱溫度，并通過聯(lián)軸器將圓柱型裝置連接至電機驅(qū)動系統(tǒng)，控制圓柱型裝置按設(shè)定的速率轉(zhuǎn)動，從而待測物能夠在較短時間內(nèi)均勻加熱；在圓柱型裝置外設(shè)置散熱罩形成一個均勻的溫度場；在待測物內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，將待測物內(nèi)部的升溫曲線與石英燈泡的升溫曲線進行對比，確定待測物的材料屬性；與現(xiàn)有的平行板石英燈溫度加熱系統(tǒng)的升溫速度提升至少200％，待測物體體積要小60％，能源節(jié)省至少30％；在目前的石英燈加熱技術(shù)中實現(xiàn)了高效率低消耗的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石英燈溫度測試領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)速均勻加熱的石英燈溫度測試加熱系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

熱試驗系統(tǒng)需要數(shù)字仿真的環(huán)節(jié)包括熱、力載荷施加系統(tǒng)、熱試驗環(huán)境邊界、試驗對象、熱試驗控制系統(tǒng)、功率供給系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等。目前熱試驗的熱載荷施加系統(tǒng)常用的為石英燈加熱系統(tǒng)，石英燈輻射加熱器屬于高加熱率輻射加熱設(shè)備，其最大優(yōu)點是熱慣性小，便于控制，易于組裝成各種形狀與試件外形相適應的加熱器目前許多國家試驗室仍然以使用石英燈加熱器為主。目前，典型的石英燈加熱器主要以平板式對面加熱的方式為主。該方法具有加熱速度快、靈敏度高等特點。然而，平板型石英燈加熱的方式同樣有弊端，主要是以加熱不均勻、當升溫速度過快無法使待測物內(nèi)外的溫度保持一致為主。其中，加熱不均勻主要體現(xiàn)在將待測物置于兩極板中間時，很容易出現(xiàn)待測物的邊緣受熱與中心受熱不均勻的情況。而由于石英燈測試系統(tǒng)通常使用雙極板加熱的方式，那么當其左右兩面可以做到均勻加熱時，其上下兩面是無法同時做到受熱均勻的，此問題尤其出現(xiàn)在圓柱體待測物的情況下。同樣的，對于石英燈本身來說升溫速度是可控的，在升溫速度過快時，現(xiàn)有的石英燈組件是無法做到四周向同時受熱均勻，那么當待測物體型較小時，就無法做到利用簡單的雙極性平板式石英燈系統(tǒng)進行溫度測試。

因此，研究一種新型的石英燈溫度測試系統(tǒng)，兼有可均勻加熱以及可控速度加熱和升溫的性能，可在待測物較小的情況下也可在短時間內(nèi)均勻受熱，意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種可調(diào)速均勻加熱的石英燈溫度測試加熱系統(tǒng)，基于石英燈本身的基本原理和使用方式以及利用電機進行石英燈柱形陣列進行旋轉(zhuǎn)而在短時間內(nèi)使得被測物溫度均勻上升，可測試升溫速度至少提高2倍以上，具有均勻加熱、可測快速升溫物體內(nèi)部溫度等特點；并且，本發(fā)明中的可調(diào)速均勻加熱的石英燈溫度測試加熱系統(tǒng)可測試溫度并不比一般的石英燈測試裝置低，反而在石英燈箱外加了使散熱更加均勻的散熱罩以提高和穩(wěn)定溫度的平穩(wěn)上升，以實現(xiàn)可以調(diào)速并且均勻加熱的目的。

本發(fā)明的一個目的在于提出一種可調(diào)速均勻加熱的石英燈溫度測試加熱系統(tǒng)。

本發(fā)明的可調(diào)速均勻加熱的石英燈溫度測試加熱系統(tǒng)包括：石英燈泡、圓柱型裝置、固定支架、功率控制器、聯(lián)軸器、電機驅(qū)動系統(tǒng)、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機和散熱罩；其中，圓柱型裝置為內(nèi)部中空的圓柱形的殼體，圓柱型裝置的軸線為豎直方向；在圓柱型裝置頂部的內(nèi)壁上均勻設(shè)置多個石英燈泡，在側(cè)面的內(nèi)壁上與軸線方向平行均勻設(shè)置多排石英燈泡，形成石英燈柱陣列；每一個石英燈泡通過導線連接至外部的功率控制器，功率控制器通過電源線連接至電源，并通過數(shù)據(jù)線連接至計算機；在圓柱型裝置內(nèi)的底部設(shè)置固定支架；在固定支架上放置待測物，待測物位于圓柱型裝置內(nèi)的中心；在待測物的內(nèi)部放置溫度傳感器；溫度傳感器連接至外部的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接至計算機；圓柱型裝置的底部通過聯(lián)軸器與電機驅(qū)動系統(tǒng)連接；在圓柱型裝置外設(shè)置底部不封閉的散熱罩；計算機設(shè)定功率控制器的功率，功率控制器控制石英燈泡的加熱溫度；在加熱的同時，計算機控制電機驅(qū)動系統(tǒng)，通過聯(lián)軸器帶動圓柱型裝置繞著軸線按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而石英燈泡對待測物均勻加熱；溫度傳感器采集待測物內(nèi)的溫度，并傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到待測物內(nèi)的溫度，傳輸至計算機；計算機生成待測物內(nèi)部的升溫曲線，計算機根據(jù)設(shè)定的功率控制器的功率，得到石英燈泡的升溫曲線，將待測物內(nèi)部的升溫曲線與石英燈泡的升溫曲線進行對比，確定待測物的材料屬性。