一种针对热分析仪的温度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种针对热分析仪的温度测量装置，其包括吸收红外辐射能量的传感器阵列，传感器阵列和图像传感器均设置在密闭加热炉的坩埚内侧壁面；且传感器阵列通过连接线与位于密闭加热炉外部的信号处理器电连接，图像传感器通过连接线与位于密闭加热炉外部的采集卡电连接；传感器阵列将红外辐射信号传输至信号处理器，信号处理器将接收到的红外辐射信号处理后传输至计算机，图像传感器将密闭加热炉内图像信息经采集卡传输至计算机，并由显示器进行显示。本实用新型专利技术克服了接触式测温的缺点，能精确地计量整体的温度环境、扩大温度测量范围，可以广泛适用于测量密闭真空空间的整体温度场的温度测量，对于需精密测量整体环境温度的真空场合尤其适用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种温度测量装置，特别是关于一种在测量密闭真空空间的整体温度场中应用的针对热分析仪的温度测量装置。
技术介绍
现有的温度测量技术有接触式和非接触式两种。接触式测温方法包括膨胀式测温、电量式测温和接触式光电、热色测温等几大类。接触测温法在测量时需要与被测物体或介质充分接触,一般测量的是被测对象和传感器的平衡温度,在测量时会对被测温度有一定干扰。非接触式测温方法不需要与被测对象接触,因而不会干扰温度场,动态响应特性一般也很好,但是会受到被测对象表面状态或测量介质物性参数的影响。非接触测温方法主要包括辐射式测温、光谱法测温、激光干涉式测温以及声波测温方法等。在现有的热分析仪器温度测量中主要采用的是热电偶测温方法，这种方法是一种接触式测温方法，可以测得实验进行所需的温度值，但是，这样也有着接触式测温的缺点——测量的是被测对象和传感器的平衡温度,在测量时会对被测温度有一定干扰。另外，这种方法只能获得一点的温度，不能获得热分析仪器内整体温度情况。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种针对热分析仪的温度测量装置，其克服了接触式测温的缺点，能精确地计量整体的温度环境、扩大温度测量范围。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：一种针对热分析仪的温度测量装置，其特征在于：该装置包括吸收红外辐射能量的传感器阵列、图像传感器、信号处理器、采集卡、计算机和显示器；所述传感器阵列和图像传感器均设置在密闭加热炉的坩埚内侧壁面；且所述传感器阵列通过连接线与位于所述密闭加热炉外部的所述信号处理器电连接，所述图像传感器通过连接线与位于所述密闭加热炉外部的所述采集卡电连接；所述传感器阵列将红外辐射信号传输至所述信号处理器，所述信号处理器将接收到的红外辐射信号处理后传输至所述计算机，所述图像传感器将所述密闭加热炉内图像信息经所述采集卡传输至所述计算机，并由所述显示器进行显示。进一步，所述传感器阵列与所述信号处理器之间的连接线，以及所述图像传感器与所述采集卡之间的连接线都穿过所述密闭加热炉的炉壁，且所述连接线与所述炉壁之间采用密封件密封。进一步，所述吸收红外辐射能量的传感器阵列采用由热探测器构成的红外焦平面阵列。进一步，所述图像传感器采用CCD高温火焰图像探测器。本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本技术采用在密闭加热炉内设置吸收红外辐射能量的传感器阵列和图像传感器对加热炉内进行非接触式测温，避免了接触式测温的缺点，同时在热分析实验过程中，加热炉内的温度分布情况不断发生变化，这种非接触式的测温方法能够实时在线观察监测热分析仪加热炉内的温度分布情况，不但能及时调整加热炉内温度，及时发现仪器故障、实验故障，更为热分析实验提供了可视化的温度图像数据，使得实验温度环境可以观察记录，为今后热分析实验的改善和发展提供了方便。2、本技术采用了辐射测温法，实现了测量不干扰被测温场，不影响温场分布，具有较高的测量准确度。3、本技术采用实时在线观察监测热分析仪加热炉内的温度分布情况，不但能及时调整加热炉内温度，及时发现仪器故障、实验故障，更为热分析实验提供了可视化的温度图像数据，使得实验温度环境可以观察记录。4、本技术结合了红外辐射测温和光谱测温方法，扩大了温度测量范围，可以广泛适用于测量密闭真空空间的整体温度场的温度测量，对于需精密测量整体环境温度的真空场合尤其适用。附图说明图1是本技术中辐射图像和光学图像获得过程示意图；图2是本技术中温度图像融合过程示意图；图3是本技术实施例中融合后的图像示意图。具体实施方式当热分析仪的加热炉环境为真空时，热量以热辐射的方式传播。热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，当温度为300℃时热辐射中最强的波长在红外区。当物体的温度升高时，向外辐射能量增加，相应地辐射光谱向波长短的方向移动。当物体的温度在500℃以上至800℃时，热辐射中最强的波长成分在可见光区。在加热炉加热过程中，随着温度的变化，辐射的电磁波发生变化。因此，本技术在整个过程中针对两种波长的电磁波所反映的温度情况进行研究，根据两种方式获得的信息融合，从而得到精确的温度信息。下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。如图1所示，本技术提供一种针对热分析仪的温度测量装置，其包括吸收红外辐射能量的传感器阵列1、图像传感器2、信号处理器3、采集卡4、计算机5和显示器6。传感器阵列1和图像传感器2均设置在密闭加热炉7的坩埚内侧壁面，且传感器阵列1通过连接线与位于密闭加热炉7外部的信号处理器3电连接，图像传感器2通过连接线与位于密闭加热炉7外部的采集卡4电连接，连接线穿过密闭加热炉7的炉壁，且连接线与炉壁之间采用密封件密封。传感器阵列1将红外辐射信号传输至信号处理器3，信号处理器3将接收到的红外辐射信号处理后传输至计算机5，图像传感器2将密闭加热炉7内图像信息经采集卡4传输至计算机5。计算机5将接收到的信号处理后得到温度场，并传输至显示器6进行图像显示，根据图像颜色判断密闭加热炉内的温度，实现对温度的测量。上述实施例中，吸收红外辐射能量的传感器阵列1可以采用由热探测器构成的红外焦平面阵列。热探测器将红外辐射信号转换成电信号后传输至信号处理器3，经过放大处理、转换成标准视频信号，得到红外热像图，并将图像数据传输至计算机5。上述各实施例中，图像传感器2可以采用CCD高温火焰图像探测器(安装时要求探测器的探头能够观测到炉膛内尽可能大的空间区域)。CCD高温火焰探测器采集炉内的图像信息，并通过采集卡4将图像数据传输至计算机5中。如图1、图2所示，本技术还提供一种针对热分析仪的温度测量方法，该方法是一种以测辐射能量的方式测量温度的方法，主要针对热分析仪或与其类似的密闭环境的整体环境温度的测量，结合红外辐射测温和光谱测温方法，从而扩大温度测量范围，以适用于有温度变化过程的温度测量。本技术包括以下步骤：1)在密闭加热炉内设置有用于吸收红外辐射能量的传感器阵列1和图像传感器2，吸收红外辐射能量的传感器阵列1将采集到的红外辐射信号传输至加热炉外部的信号处理器3，进行图像信息化处理，形成红外热像图信息并传输至计算机5。2)在密闭加热炉内设置的图像传感器2将采集到的加热炉内图像信息(即加热炉内的光学视场信息)经采集卡4传输至计算机5。3)计算机5将接收到的红外热像图信息和图像传感器2采集的图像信息进行信息融合处理，获得新的温度数据，通过该新的温度数据显示出加热炉内的温度分布的详细状况。上述步骤3)中，如图2所示，信息融合处理过程如下：3.1)对温度和颜色之间的关系进行标定，从而建立红外热像图和温度的对应关系。3.1.1)采用已有高精度的小型黑体炉为标准密闭加热炉，控制标准密闭加热炉分别到达不同的温度，同时采用吸收红外辐射能量的传感器阵列1得到不同温度下的红外热像图。3.1.2)采用已有图像分割方法将获得的每一幅红外热像图都进行分割，得到若干像素；3.1.3)提取各像素的灰度值，进而得到一组温度与图像灰度的对应数据。3.1.4)存储步骤3.1.3)中的对应数据，形成红外热像图和温度的对应关系；在进行温度测量时，根据相应的红外热像图灰度值即可查本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对热分析仪的温度测量装置，其特征在于：该装置包括吸收红外辐射能量的传感器阵列、图像传感器、信号处理器、采集卡、计算机和显示器；所述传感器阵列和图像传感器均设置在密闭加热炉的坩埚内侧壁面；且所述传感器阵列通过连接线与位于所述密闭加热炉外部的所述信号处理器电连接，所述图像传感器通过连接线与位于所述密闭加热炉外部的所述采集卡电连接；所述传感器阵列将红外辐射信号传输至所述信号处理器，所述信号处理器将接收到的红外辐射信号处理后传输至所述计算机，所述图像传感器将所述密闭加热炉内图像信息经所述采集卡传输至所述计算机，并由所述显示器进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种针对热分析仪的温度测量装置，其特征在于：该装置包括吸收红外辐射能量的传感器阵列、图像传感器、信号处理器、采集卡、计算机和显示器；所述传感器阵列和图像传感器均设置在密闭加热炉的坩埚内侧壁面；且所述传感器阵列通过连接线与位于所述密闭加热炉外部的所述信号处理器电连接，所述图像传感器通过连接线与位于所述密闭加热炉外部的所述采集卡电连接；所述传感器阵列将红外辐射信号传输至所述信号处理器，所述信号处理器将接收到的红外辐射信号处理后传输至所述计算机，所述图像传感器将所述密闭加热炉内图像信息经所述采集卡传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国新，石守娟，徐小力，左云波，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：新型
国别省市：北京;11