一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法技术

本发明专利技术涉及一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法，属于微波高温烧结设备技术测控领域，测温系统包括耐高温烧结管道测温孔、石英玻璃管或石英玻璃柱、光学高温计，可以实现快速、准确的微波烧结设备烧结核心区域温度的测量，测温成本低、技术成熟，具备推广价值。

Method for measuring temperature of heating material in microwave heating furnace by light guide

The invention relates to a light guide for measurement of microwave heating furnace by the method of temperature heating material, which belongs to the microwave sintering equipment technology in the measurement field, temperature measurement system including high temperature sintering temperature of quartz glass tube, pipe holes or quartz glass column, optical pyrometer, can realize the fast measurement of microwave sintering equipment, the core area of sintering temperature accurately the temperature, low cost, mature technology, with the promotion of values.

【技术实现步骤摘要】
一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法
本专利技术涉及一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法，属于微波高温烧结设备技术测控领域，测温系统包括耐高温烧结管道测温孔、石英玻璃管或石英玻璃柱、光学高温计，可以实现快速、准确的微波烧结设备烧结核心区域温度的测量，测温成本低、技术成熟。
技术介绍
微波属于一种高频电磁波，在微波能应用领域，我国已经形成了较成熟的微波设备设计、制造和应用市场，微波加热技术已经广泛应用到农业、食品、医疗、环保、新材料等行业。近些年微波能在新型特种材料高温烧结领域的科研和实际应用越来越广泛，尤其在科研领域，微波高温烧结新材料研究范围较广，但是少量样品的微波烧结温度测量一直是难题。在微波场内，金属制成的热电偶存在肌肤电流、电火花等现象，干扰测量，导致热电偶无法直接应用到微波烧结设备内，即使通过金属屏蔽等通常做法，其实质也是间接测温，存在一定的误差，金属的优良导热性质会迅速带走烧结区的热量，也使热电偶不能够真正与烧结核心区域直接接触，从而无法获得准确的烧结温度。另外在微波烧结领域，通常烧结的温度多数在1000℃以上，有的材料烧结温度达2000℃以上，超过了多数测温材料，如铂（1772℃）、铑（1966℃）等金属的熔点，也限制了热电偶在微波高温烧结领域的使用。烧结材料承载体以石墨、碳化硅、高铝砖等耐高温非透明材料为主，烧结核心区与烧结材料承载体表面温度差异巨大，限制了红外线等非接触测温的应用。传统光学高温测温技术成熟，其基本测温原理是利用光学高温计内的灯丝发光水平与待测材料发光水平进行人工比对，是一种比较准确和成熟的测温方法，大量应用于冶炼行业。本专利技术是利用光导纤维导光的原理，通过将石英玻璃柱或石英玻璃管深入到微波烧结核心区，或直接将待烧结材料直接放入石英玻璃管内烧结，石英玻璃对可见光有高达93%以上透射率，使石英玻璃管或石英玻璃柱截面发射高强的可见光，再利用光学高温计灯丝发光比对石英玻璃柱或玻璃管截面透射出的可见光，可以快速准确的从光学高温计获取烧结核心区的温度，测温区间为700-1700℃。石英玻璃属于非金属耐高温材料，不吸收微波，软化点在1600℃，耐高温冲击，是热的不良导体，对烧结核心区温度影响有限，如果待测温度过高，部分石英玻璃管或石英玻璃柱会熔化或变形，可以采取及时移除石英玻璃管/柱短时测温法或更换新的石英玻璃管/柱的法实现准确测温，该方法简单、易行，测温成本较低，不光可以应用在微波高温烧结领域，也可以应用在传统高温烧结领域。
技术实现思路
本专利技术提出的一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法，属于微波高温烧结设备技术测控领域，测温系统包括耐高温烧结管道测温孔、石英玻璃管或石英玻璃柱、光学高温计，可以对微波烧结设备烧结核心区域温度进行快速、较准确的测量，测温成本低、技术成熟。本专利技术提出的一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法，所述方法通过测温系统实现，所述测温系统由耐高温烧结管道、石英玻璃管/柱、光学高温计灯丝、光学高温计目镜、光学高温计温度指示盘和测温孔组成，其中：耐高温烧结管道2上设有测温孔7，石英玻璃管/柱插入耐高温烧结管道2的测温孔7内部；光学高温计目镜5位于测温孔7的正前方，光学高温计测温灯丝4位于光学高温计目镜5前，可读取光学高温计温度指示盘6连接光学高温计目镜5；烧结体１位于耐高温烧结管道2内，具体步骤如下：（１）将石英玻璃管/柱3插入耐高温烧结管道2的测温孔7的管道内部；（２）开启微波烧结炉，升高烧结体1温度，所述烧结体1为Si：C摩尔比1：1的烧结体；（３）待有可见光从石英玻璃管/柱3截面发射出来时，即可用光学高温计测温灯丝4，通过光学高温计目镜5进行发光强度比对，调节光学高温计测温灯丝4发光亮度至与石英玻璃管/柱3截面发射出来可见光亮度一致时，即可读取光学高温计温度指示盘6上的温度值并记录；（４）若烧结时间较长或烧结温度高于1600℃，短时间测温后，可以将石英玻璃管/柱3从测温孔7移除，并堵塞测温孔；（５）若烧结时间较短或烧结温度低于1600℃，可以将石英玻璃管/柱3长时间放置在测温孔7内，实现连续测温。本专利技术中，耐高温烧结管道导光孔可以在烧结区域外壁对应烧结体中间位置开孔，插入石英玻璃柱直接导光，也可以直接在管道两端插入石英玻璃管或石英玻璃柱到烧结核心区直接导光。本专利技术中，石英玻璃管的直径为3-300mm，石英玻璃柱的截面形状可以是圆形、方形、长方形、椭圆形或变形中任一种，直径或边长范围为3-50mm。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用的测温系统包括耐高温烧结管道测温孔、石英玻璃管或石英玻璃柱、光学高温计，可以实现快速、准确的微波烧结设备烧结核心区域温度的测量，测温成本低、技术成熟，具备推广价值。附图说明图1为本专利技术的光导法测量碳化硅微波烧结体温度图示。图2为本专利技术测温系统使用石英玻璃管的结构图示。图3为本专利技术测温系统使用石英玻璃柱的结构图示。图中标号：1、烧结体，2、耐高温烧结管道，3、石英玻璃管/柱，4、光高温计灯丝，5、光学高温计目镜，6、光学高温计温度指示盘，7、测温孔。具体实施方式下面通过实施例结合附图进一步说明本专利技术。实施例１：首先在石英玻璃管内填充少量活性炭；（1）放入由单质硅和活性炭按照摩尔比1:1混合的冷压球丸1个；（2）再次填充少量活性炭，将冷压球丸完全覆盖并压实；（3）将玻璃管放入微波烧结炉内烧结5min；（4）加热20s，玻璃管截面投射出可见光；（5）1min开始测温，调节光学温度计灯丝亮度，与投射出的可见光进行比对，待灯丝湮灭在投射出的可见光内时，温度指示盘上指示的数值，此时微波烧结体的温度为1050℃；（6）采集2min的温度为1130℃，3min的温度为1180℃，分别可以依次读取4、5、6、7、8、9、10、11min的温度值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法，其特征在于所述方法通过测温系统实现，所述测温系统由耐高温烧结管道、石英玻璃管/柱、光学高温计灯丝、光学高温计目镜、光学高温计温度指示盘和测温孔组成，其中：耐高温烧结管道上设有测温孔，石英玻璃管/柱插入耐高温烧结管道的测温孔内部；光学高温计目镜位于测温孔的正前方，光学高温计测温灯丝位于光学高温计目镜前，可读取光学高温计温度指示盘连接光学高温计目镜；烧结体位于耐高温烧结管道内，具体步骤如下：（１）将石英玻璃管/柱插入耐高温烧结管道的测温孔的管道内部；（２）开启微波烧结炉，升高烧结体温度，所述烧结体为Si：C摩尔比1：1的烧结体；（３）待有可见光从石英玻璃管/柱截面发射出来时，即可用光学高温计测温灯丝，通过光学高温计目镜进行发光强度比对，调节光学高温计测温灯丝发光亮度至与石英玻璃管/柱截面发射出来可见光亮度一致时，即可读取光学高温计温度指示盘上的温度值并记录；（４）若烧结时间较长或烧结温度高于1600℃，短时间测温后，可以将石英玻璃管/柱从测温孔移除，并堵塞测温孔；若烧结时间较短或烧结温度低于1600℃，可以将石英玻璃管/柱3长时间放置在测温孔内，实现连续测温。...

【技术特征摘要】
1.一种导光测量微波加热炉内被加热材料温度的方法，其特征在于所述方法通过测温系统实现，所述测温系统由耐高温烧结管道、石英玻璃管/柱、光学高温计灯丝、光学高温计目镜、光学高温计温度指示盘和测温孔组成，其中：耐高温烧结管道上设有测温孔，石英玻璃管/柱插入耐高温烧结管道的测温孔内部；光学高温计目镜位于测温孔的正前方，光学高温计测温灯丝位于光学高温计目镜前，可读取光学高温计温度指示盘连接光学高温计目镜；烧结体位于耐高温烧结管道内，具体步骤如下：（１）将石英玻璃管/柱插入耐高温烧结管道的测温孔的管道内部；（２）开启微波烧结炉，升高烧结体温度，所述烧结体为Si：C摩尔比1：1的烧结体；（３）待有可见光从石英玻璃管/柱截面发射出来时，即可用光学高温计测温灯丝，通过光学高温计目镜进行发光强度比对，调节光学高温计测温灯丝发光亮度至与石英玻璃管...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺文智，赵敏，赵辰，李光明，朱昊辰，黄菊文，曹悦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31