一种高温面源加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学测试技术领域，涉及一种高温面源加热装置；本发明专利技术的高温面源加热装置包括加热炉体和温控箱；所述温控箱输出端与所述加热炉体的输入端连接，所述温控箱输入端与所述加热炉体的输出端连接；所述加热炉体包括外壳（6）及位于外壳（6）内部的加热棒（2）、电阻（3）、加热金属块（4）；所述加热棒（2）和电阻（3）埋置于所述加热金属块（4）内部，所述加热金属块（4）上开有放置待加热样品的样品池（1）；所述加热金属块（4）中内埋的温度控制模块采用人工智能PID调节算法进行修正。本发明专利技术的高温面源加热装置能够达到对固体材料进行均匀接触面加热且能达到较高温度的可控温加热的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种高温面源加热装置
本专利技术属于光学测试
，具体涉及一种高温面源加热装置。
技术介绍
材料的光谱发射率是表征材料表面红外辐射能力大小的物理量，是描述物体热辐射特性的重要参数，在辐射测量、红外制导和红外隐身领域有着重要的应用价值。近年来，随着材料技术及能源技术的快速发展，现代光电武器对抗性能也随之迅速发展。研究自身材料的目标特性在光电对抗、隐身防护方面尤为重要。尤其在航空领域，蒙皮、涂层等材料光谱发射率的测量将扮演更加重要的角色。当前红外材料多种性能参数的测量需要一个温度较高、均匀性较好且温度可控的加热装置。目前，用于红外材料加热的方法主要是感应加热，感应加热虽能满足升温速度的要求，但存在表面效应，短时间保温容易出现温度不均匀。而温度检测往往采用热敏电阻或集成型数字测温芯片构成的测温探头，其测量精度较低，无法满足高精度测量的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种高温面源加热装置，已达到对固体材料进行均匀接触面加热且能达到较高温度的可控温加热的目的。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种高温面源加热装置，包括加热炉体和温控箱；温控箱输出端与加热炉体的输入端连接，温控箱输入端与加热炉体的输出端连接；加热炉体包括位于外壳6内部的：加热棒2、电阻3、加热金属块4；加热棒2和电阻3埋置于加热金属块4内部，加热金属块4上开有放置待加热样品的样品池1。高温面源加热装置还包括帖敷于加热金属块4前后的石墨层5，石墨层5的厚度为1-3mm。高温面源加热装置还包括：埋置于加热金属块4内部的温度传感器。加热棒2与加热炉体的输入端连接；电阻3与加热炉体的输出端连接。进一步地，加热棒2为弯曲形状的加热棒，可以为波浪形、圆环盘形、肠道形等用于加热的均匀。加热棒2材质为金属，优选为不锈钢。进一步地，电阻3为Pt100电阻；温度传感器为铂电阻温度传感器。进一步地，加热金属块4为钢块；用于样品的面源加热。进一步地，石墨层5用绝热胶粘贴。进一步地，温度控制模块采用人工智能PID调节算法进行修正。本专利技术的有益效果是：本专利技术的高温面源加热装置测量固体（不透明）在高温条件（50℃-600℃）下的红外发射率系数，是材料红外发射率测试系统的重要组成部分。用于材料红外光谱辐射系数、材料透过率、材料光谱辐射强度和光谱辐射出射度等性能参数测量的辐射源。能够应用于兵器、航空等领域目标材料的加热与控温，为进一步开展材料红外辐射特性的应用研究提供基本条件保障。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施的技术方案，下面将对本专利技术的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的高温面源加热装置结构示意图。图2为本专利技术的高温面源加热装置温度控制模板原理图。其中，1-样品池、2-加热棒、3-电阻、4-加热金属块、5-石墨层、6-外壳。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将详细描述本专利技术实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本专利技术也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例对本专利技术更好的理解。本专利技术不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本专利技术精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本专利技术造成不必要的模糊。为了克服当前红外材料加热技术存在的问题，通过对面源黑体的机理研究，本专利技术提出一种能够给固体材料进行均匀接触面加热且能达到较高温度的可控温加热装置。本专利技术设计的高温加热装置的最高加热温度为600℃。图1为本专利技术的高温面源加热装置结构示意图，加热金属块4采用金属材料不锈钢制成，其中内埋有弯曲的电加热棒2，采用埋植于加热金属块4内部的铂电阻温度传感器进行温度测量与实时控制。在加热装置金属材料的前后用绝热胶贴有一层2mm厚度的石墨层5，并使其紧密贴合加热金属块4，以确保有效地将所有热量辐射至被测样品，尽可能避免热量损失，提高了测试结果的准确率，被测材料样品放置于样品池1中，通过与加热金属块4紧密接触实现加热。本专利技术的高温面源加热装置采用埋植于加热金属块4内部的铂电阻Pt100温度传感器进行温度测量与实时控制。Pt100温度传感器的测量采用髙精度AI数字控温仪表，支持多种热电偶和热电阻规格，分辨力达0.01℃。同时考虑到材料厚度及同空气等的热交换，本专利技术涉及的温度控制模块采用相应人工智能PID调节算法进行适当修正，来确保样品表面温度准确性。其原理如图2所示，图中箭头代表的是信号的流向，散热是指加热炉的降温主要通过自然散热来实现。RTD为电阻式温度传感器，PID为比例(proportion)-积分(integral)-微分(derivative)，A/D转换电路为模拟/数字转换电路。利用本专利技术的高温面源加热装置试验过程及结果如下：将已知发射率的试验样片插入按照本专利技术技术方案设计的加热装置中，并将加热温度分别设置为50℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。用SC7300热像仪对样品表面温度进行测试。将试验样片的发射率输入热像仪，测试所得的温度即是试验样片的表面温度。通过热像仪测试结果分别对样品加热装置的温度范围、温度准确性、温度均匀性进行了分析，结果如表1、表2、表3所示。表1温度范围测试表设置温度50℃600℃实测温度51.3℃598.6℃表2温度准确性测试表设置温度100℃200℃300℃400℃500℃实测温度100.6℃201.3℃300.8℃399.5℃498.6℃表3温度均匀性测试表设置温度最高温度最低温度均方差300℃303.3℃296.9℃3.1℃从测试结果可以看出，本专利技术设计的高温加热装置的温度测试范围为50℃-600℃；温度准确性在50～100℃范围内优于±3℃，100～600℃优于±3%；温度均匀性优于±4℃。能满足红外发射率测试的要求。最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温面源加热装置，其特征在于：所述的高温面源加热装置包括加热炉体和温控箱；所述温控箱输出端与所述加热炉体的输入端连接，所述温控箱输入端与所述加热炉体的输出端连接；所述加热炉体包括外壳（6）及位于外壳（6）内部的加热棒（2）、电阻（3）、加热金属块（4）；所述加热棒（2）和电阻（3）埋置于所述加热金属块（4）内部，所述加热金属块（4）上开有放置待加热样品的样品池（1）。

【技术特征摘要】
1.一种高温面源加热装置，其特征在于：所述的高温面源加热装置包括加热炉体和温控箱；所述温控箱输出端与所述加热炉体的输入端连接，所述温控箱输入端与所述加热炉体的输出端连接；所述加热炉体包括外壳（6）及位于外壳（6）内部的加热棒（2）、电阻（3）、加热金属块（4）；所述加热棒（2）和电阻（3）埋置于所述加热金属块（4）内部，所述加热金属块（4）上开有放置待加热样品的样品池（1）。2.根据权利要求1所述的高温面源加热装置，其特征在于：所述的高温面源加热装置还包括帖敷于加热金属块（4）前后的石墨层（5）。3.根据权利要求2所述的高温面源加热装置，其特征在于：所述的石墨层（5）的厚度为1-3mm。4.根据权利要求1所述的高温面源加热装置，其特征在于：所述的高温面源加热装置还包括：埋置于加热金属块（4）...

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，邓乐武，魏平，何映锋，吴杰，张雷，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51