用于高速旋转机器的红外温度传感器制造技术

红外传感器(2)通常在涡轮分子泵(1)中用于检测转子(100)或其他机械部件的温度，并且因此指示即将发生的故障或潜在运行的故障。由于沉积物累积在红外传感器上或所监测表面上，则由传感器给出的读数可能不是实际表面温度的真实表示，这可能导致泵控制器无法及时停止泵。本发明专利技术提供一种用于通过在使转子保持在环境温度的同时在传感器中产生确定的温度上升来校准传感器的方法和设备。特别地，本发明专利技术使用马达定子(44)作为加热器以导致温度增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高速旋转机器的红外温度传感器
本专利技术涉及一种被构造成测量旋转机器转子、特别是高速旋转机器转子（诸如涡轮分子真空泵转子）的温度的红外传感器系统，以及一种包括红外传感器系统的马达。本专利技术还涉及一种测试红外传感器系统的操作效力的方法；以及一种被构造成操作所述方法的控制器。本专利技术进一步涉及一种校准待由红外传感器监测的表面的发射率的方法，以及一种被构造成操作所述方法的控制器。
技术介绍
许多旋转机器利用红外传感器来检测热敏移动部件的温度。接触式传感器难以定位在移动部件上，并且因此，非接触式传感器（诸如红外传感器）是理想解决方案。如图1中示出的，已知的红外传感器2通常包括热电堆4，其是与热接点6（即，检测接点6）串联连接、连接到红外吸收材料（吸收器）8（诸如极薄隔膜（或窗）8）的多个热电偶。吸收器8的小的热质量意味着其对其正被测量的物体101的表面温度TOB的变化快速作出响应。热电堆4的冷接点10通常位于等温块12中，使得其全部处于传感器的相同温度（参考温度TREF）下，该温度由在传感器内部的热敏电阻18测量。当待测量物体101定位在传感器的IR吸收表面8前方时，IR吸收表面8将以热（红外）辐射的形式经受热的净增加或净损失，这取决于吸收表面8处于分别比所测量物体101的温度高还是低的温度。随着物体101的表面温度(TOB)与传感器2相比上升，热接点6将开始吸收红外辐射，并且变得比参考温度(TREF)更热。这导致在热电堆4中生成与物体的表面的温度变化(TOB)对应的电压。由红外传感器测量的温度TOB由通过内部热敏电阻18测量的温度TREF补偿，并且获得物体表面温度的准确读数。涡轮分子泵用于需要高真空（即，低压）的许多应用中。例如，半导体行业将涡轮分子泵用于许多处理步骤，以便维持增加低缺陷设备的产量所需的低压。在操作中，涡轮分子泵转子以高旋转速度旋转。转子叶片的尖端与泵壳体的内壁之间的公差或距离必须尽可能小，以便使该泵实现所需的泵送性能。如果泵在所期望温度以上操作，则转子叶片的所产生扩张可以使得可能因转子叶片与内部机构的固定部件（诸如定子叶片）碰撞而发生灾难性故障。因此，需要仔细控制和监测内部泵温度。这通常使用红外温度传感器2实现。半导体行业利用的许多处理步骤产生腐蚀性和/或可冷凝副产物，其被输送离开处理室并且被输送通过包括涡轮分子泵的真空泵系统。这些过程可能涂覆或腐蚀所采用的任何温度传感器；或者涂覆所监测的转子表面，从而修改表面发射率达到其干扰（特别是）红外传感器提供准确读数的能力的程度。因此，温度传感器可能无法检测泵内的危险的温度上升。本专利技术的目的是克服或至少减少这些问题的影响。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种使用红外温度传感器系统测量一表面的初始发射率EI并将其与预期发射率EE进行比较的方法，所述系统包括指向待被测量的表面的红外温度传感器和邻近所述红外传感器定位以便加热所述传感器的加热器，所述方法包括以下步骤：升高所述加热器的温度以加热所述红外传感器、而不显著加热所述表面；测量通过加热所述红外传感器而生成的电压VG；将由所述红外传感器生成的所述电压与预期电压VE进行比较；以及根据等式EI=EE(VG/VE)计算所述表面的所述初始发射率EI。根据本专利技术的另一方面，提供一种测试红外传感器系统的操作状态的方法，所述系统包括红外传感器和邻近所述红外传感器定位以便加热所述红外传感器的加热器，所述方法包括以下步骤：使所述红外传感器指向在所述红外传感器外部的物体的表面，所述表面具有发射率E；升高所述加热器的温度以加热所述红外传感器、而不显著加热物体表面；测量通过加热所述红外传感器而生成的电压VG；以及将由所述红外传感器生成的所述电压与预期电压VE进行比较。所述方法可包括以下额外步骤：如果VG并不大致等于VE，则确定所述红外系统不处于理想操作状态；或者相反地，如果VG大致等于VE，则确定所述红外系统处于理想操作状态。所述红外传感器系统可位于旋转机器中，并且所述红外传感器用于测量从所述旋转机器的旋转表面发射的热辐射。所述红外传感器系统可位于真空泵中，并且用于测量从真空泵转子表面、特别是涡轮分子泵转子发射的热辐射。所述方法可在所述泵处于室温时初始化，或者所述方法可在所述泵处于稳定操作状态时初始化。根据本专利技术的又一方面，可提供一种测试红外传感器系统的操作状态的方法，所述系统包括邻近马达定位或与马达成一体的红外传感器；所述方法包括以下步骤：使所述红外传感器指向在所述红外传感器外部的物体的表面，所述表面具有发射率E；向至少一个马达绕组施加DC电流以升高所述马达的温度、而不引起所述马达的显著旋转，从而加热所述红外传感器、而不显著加热物体表面；测量由所述红外传感器生成的电压VG；以及将由所述红外传感器生成的所述电压与预期电压VE进行比较。所述方法可包括以下额外步骤：如果VG并不大致等于VE，则确定所述红外系统不处于理想操作状态；或者相反地，如果VG大致等于VE，则确定所述红外系统处于理想操作状态。所述红外传感器系统和马达可位于旋转机器中，并且所述红外传感器用于测量从所述旋转机器的旋转表面发射的热辐射。所述红外传感器系统和马达可位于真空泵中，并且用于测量从真空泵转子表面、特别是涡轮分子泵转子发射的热辐射。所述方法可在所述泵处于室温时初始化。根据本专利技术的再一方面，提供一种用于测量从转子的表面发射的热辐射的红外传感器系统，所述系统包括红外传感器和加热器，所述加热器邻近所述红外传感器定位以便加热所述红外传感器。优选地为电阻加热器的所述加热器可以与所述红外传感器成一体。提供一种包括红外系统的真空泵、特别是涡轮分子泵，其中所述红外系统被定位成用于测量从所述真空泵的转子的表面发射的热辐射。所述真空泵的转子的表面可以是涡轮分子转子叶片、涡轮分子定子叶片、转子轴和分子拖曳泵转子中的一者。提供一种用于使转子旋转的马达，所述马达包括前述红外系统，其中所述红外传感器可以邻近马达绕组定位，并且当位于包括所述转子的设备中时被定位成用于测量由所述转子的表面发射的热辐射。所述马达绕组可封装在灌封材料中，并且所述红外传感器可安装在所述灌封材料中。所述加热器可由所述马达提供。提供一种涡轮分子真空泵，其包括前述马达，其中所述红外传感器可用于测量从涡轮分子转子叶片、涡轮分子定子叶片、转子轴和分子拖曳泵转子中的至少一者的表面发射的热辐射。替代性地，所述红外传感器指向的表面可以是碳纤维增强套筒。附图说明为了可以很好地理解本专利技术，现在将参考附图描述其仅作为示例给出的实施例，在附图中：图1是已知红外传感器的示意性表示。图2是根据本专利技术的一个方面的红外传感器系统的示意性表示。图3是根据本专利技术的一方面的包括红外传感器系统的涡轮分子泵的横截面。图4是根据本专利技术的另一方面的包括红外传感器系统的涡轮分子泵的局部横截面。具体实施方式首先参考图2，示出根据本专利技术的红外传感器系统20的示意性表示。传感器系统20包括具有与如图1中示出和上面所描述的标准红外传感器2大致相同的特征的红外传感器2。此外，传感器系统20包括邻近传感器2定位的加热器14、以及连接到红外传感器2和加热器设备14两者的控制器16。控制器16被构造成根据本专利技术的方法操作红外传感器系统20。加热器14必须邻近红外传感器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用红外温度传感器系统测量一表面的初始发射率EI并将所述初始发射率EI与预期发射率EE进行比较的方法，所述系统包括指向待被测量的表面的红外温度传感器和邻近所述红外传感器定位以便加热所述传感器的加热器，所述方法包括以下步骤：i. 升高所述加热器的温度以加热所述红外传感器、而不显著加热所述表面；ii. 测量通过加热所述红外传感器而生成的电压VG；iii. 将由所述红外传感器生成的所述电压与预期电压VE进行比较；以及iv. 根据等式EI = EE(VG/VE)计算所述表面的所述初始发射率EI。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.06 GB 1615124.31.一种使用红外温度传感器系统测量一表面的初始发射率EI并将所述初始发射率EI与预期发射率EE进行比较的方法，所述系统包括指向待被测量的表面的红外温度传感器和邻近所述红外传感器定位以便加热所述传感器的加热器，所述方法包括以下步骤：i.升高所述加热器的温度以加热所述红外传感器、而不显著加热所述表面；ii.测量通过加热所述红外传感器而生成的电压VG；iii.将由所述红外传感器生成的所述电压与预期电压VE进行比较；以及iv.根据等式EI=EE(VG/VE)计算所述表面的所述初始发射率EI。2.一种测试红外传感器系统的操作状态的方法，所述系统包括红外传感器和邻近所述红外传感器定位以便加热所述红外传感器的加热器，所述方法包括以下步骤：i.使所述红外传感器指向在所述红外传感器外部的物体的表面，所述表面具有发射率E；ii.升高所述加热器的温度以加热所述红外传感器、而不显著加热物体表面；iii.测量通过加热所述红外传感器而生成的电压VG；以及iv.将由所述红外传感器生成的所述电压与预期电压VE进行比较。3.根据权利要求2所述的测试红外传感器系统的操作状态的方法，其中，所述方法包括以下额外步骤：v.如果VG并不大致等于VE，则确定所述红外系统不处于理想操作状态。4.根据权利要求2所述的测试红外传感器系统的操作状态的方法，其中，所述方法包括以下额外步骤：v.如果VG大致等于VE，则确定所述红外系统处于理想操作状态。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的测试红外传感器系统的操作状态的方法，其中，所述红外传感器系统位于旋转机器中，并且所述红外传感器用于测量从所述旋转机器的旋转表面发射的热辐射。6.根据权利要求2至5中的任一项所述的测试红外传感器系统的操作状态的方法，其中，所述红外传感器系统位于真空泵中，并且用于测量从真空泵转子表面、特别是涡轮分子泵转子发射的热辐射。7.根据权利要求6所述的测试红外传感器系统的操作状态的方法，其中，所述方法在所述泵处于室温时初始化。8.根据权利要求6所述的测试红外传感器系统的操作状态的方法，其中，所述方法在所述泵处于稳定操作状态时初始化。9.一种测试红外传感器系统的操作状态的方法，所述系统包括邻近马达定位或与马达成一体的红外传感器；所述方法包括以下步骤：i.使所述红外传感器指向在所述红外传感器外部的物体的表面，所述表面具有发射率E；ii.向至少一个马达绕组施加DC电流以升高所述马达的温度、而不引起所述马达的显著旋转，从而加热所述红外传感器、而不显著加热物体表面；iii.测量由所述红外传感器生成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B哈斯莱特，A格兰萨姆，J海洛克，
申请(专利权)人：爱德华兹有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB