低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料技术领域，涉及用于低熔点半透明材料相变过程辐照加热和温度测量装置。
【背景技术】
[0002]低熔点半透明材料在热辐射作用下的相变过程对于很多技术和科学问题来说非常重要，尤其是辐射诱发的熔化过程是当前人们非常感兴趣的。例如冰层自然融化速率的预测、相变节能墙体材料的研制，辐射除冰、相变材料隐身等等，这些传热问题都与材料在辐射作用下的熔化过程紧密相关。相变过程中的温度分布对材料的成形和应用有重要的影响，温度不均匀会导致材料内部出现应力、材料萌生微裂纹，甚至发生早期破裂，温度梯度对晶体缺陷(诸如位错、气孔等)也有很大影响，温度分布还会影响到材料的光学、电磁、强度等特性。所以开展半透明材料相变过程实验，测量材料相变过程中的温度分布具有非常实际的意义。
[0003]目前，低熔点相变材料加热装置主要采用导热和对流两种形式，例如在相变材料中布置电加热板来加热半透明相变材料，实现熔化过程，或者将承装相变材料的容器放置在恒温流体中加热。相变过程中，主要采用热电偶来测量材料的温度，热电偶具有成本低，可测量材料内部温度的优点。现有技术缺乏一种能提供辐射条件下对低熔点半透明材料相变进程、时间特性、温度变化进行测量和研宄辐射贡献的装置。
【发明内容】
[0004]本发明为了满足对用于辐射条件下低熔点半透明材料相变过程实验的装置的需求，还用于满足在相变过程中同时测量半透明材料在相变过程中的温度分布的需求。提出一种低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置。
[0005]低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置，它包括稳压电源、红外灯箱、样品槽、η个热电偶和无纸记录仪；η为正整数；
[0006]稳压电源为红外灯箱供电；样品槽用于放置样品；
[0007]红外灯箱位于样品槽的正上方，用于产生红外热辐射光，且该红外热辐射光沿竖直方向照射到样品槽上，使样品熔化发生相变；
[0008]η个热电偶沿竖直方向均匀布置在样品槽内，用于监测样品熔化发生相变过程中的样品温度的变化情况；
[0009]无纸记录仪用于记录、显示及保存η个热电偶监测的样品温度的变化情况。
[0010]低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置，它还包括风扇和T型热电偶；
[0011]风扇位于红外灯箱内，用于降低红外灯箱内的温度；
[0012]T型热电偶用于监测红外灯箱内的温度，并将监测的温度信号发送至无纸记录仪，无纸记录仪采集T型热电偶发送的温度信号；当T型热电偶监测的温度超过设定值时，无纸记录仪触发继电器动作，使风扇工作，使其对红外灯箱进行冷却降温；当T型热电偶监测的温度低于设定值时，无纸记录仪触发继电器动作，使风扇停止工作，停止对红外灯箱进行冷却降温。
[0013]低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置，所述红外灯箱包括底板、两块上分型、两块下分型、反光罩、连接块、齒素乌灯和侧面连接板；底板上开有通风孔；所述风扇位于底板上的通风孔处；
[0014]两块下分型分别固定在底板的两端，侧面连接板固定在两块下分型的同一侧，且靠近底板；
[0015]反光罩为抛物线形反光罩；反光罩夹在上分型和下分型之间，且上分型和下分型的接触面形状与反光罩的形状相同；所述上分型和下分型通过连接块固定；
[0016]每个上分型上开有圆形通孔，且该圆形通孔位于上分型的焦点所在的直线上；卤素乌灯固定在两个上分型的圆形通孔之间。
[0017]本发明所采用的技术方案是利用卤素乌灯产生红外线辐照加热低熔点半透明材料，使之熔化，观测相变界面的移动，记录材料相变过程中的温度分布。
[0018]本发明所述的低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置，通过红外灯箱中卤素乌灯发出的红外热辐射光，经抛物线形反光罩反射后从正上方垂直照射到样品槽中的样品上。样品槽中沿竖直方向布置了多个热电偶，样品槽底部和竖直侧壁上设置有保温层，样品槽的外沿上开有观测缝，通过观测缝观察样品的相变界面的移动。样品层中温度分布由热电偶监测，热电偶信号由无纸记录仪记录。满足了辐射条件下低熔点半透明材料相变过程实验的装置的需求。而且，满足了在相变过程中同时测量半透明材料在相变过程中的温度分布的需求。
[0019]本发明中的红外灯箱发出近似平行的红外线，辐射热流密度稳定，辐射功率可以连续调节，模块化设计，方便改变反光罩面型以及改变热电偶测点布置。
[0020]本发明实现了低熔点半透明材料在平行红外辐射作用下的熔化、相变过程，监测相变界面的移动，同时记录样品竖直层面上的温度分布。本发明适用于观察相变过程。
【附图说明】
[0021]图1是低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的平面示意图；
[0022]图2是低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的立体示意图；
[0023]图3是低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的红外灯箱立体剖面图；
[0024]图4是防辐射罩和热电偶的结构示意图；
[0025]图5是样品槽的结构示意图；
[0026]图中I稳压电源、2红外灯箱、3样品槽、4热电偶、5无纸记录仪、6实验样品、7观测缝、8保温板、9底板、10连接块、11侧面连接板、12压条、13反光罩、14上分型、15卤素乌灯、16下分型、17风扇、18 T型热电偶、19防辐射罩。
【具体实施方式】
[0027]【具体实施方式】一、参照图1、图2、图3和图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置，它包括稳压电源1、红外灯箱2、样品槽3、η个热电偶4和无纸记录仪5 ；η为正整数；
[0028]稳压电源I为红外灯箱2供电；样品槽3用于放置样品；
[0029]红外灯箱2位于样品槽3的正上方，用于产生红外热辐射光，且该红外热辐射光沿竖直方向照射到样品槽3上，使样品熔化发生相变；
[0030]η个热电偶4沿竖直方向均匀布置在样品槽3内，用于监测样品熔化发生相变过程中的样品温度的变化情况；
[0031]无纸记录仪5用于记录、显示及保存η个热电偶4监测的样品温度的变化情况。
[0032]本实施方式中，将样品放置在样品槽3内。开启稳压电源1，为红外灯箱2供电，红外灯箱2工作，发出红外热辐射光；该红外热辐射光沿竖直方向照射到样品槽3内的样品上，使样品熔化发生相变。位于样品槽3内的热电偶4记录不同高度的样品在发生相变过程中的温度变化情况。无纸记录仪5记录、显示及保存热电偶4记录的样品层在发生相变过程中的温度变化情况。
[0033]本发明所述的辐射加热和测温装置，满足了辐射条件下对低熔点半透明材料的相变过程的实验的装置的需求，而且通过热电偶4及无纸记录仪5实时监测样品在相变过程中的温度变化情况的需求。
[0034]【具体实施方式】二、参照图3和图5说明本实施方式，本【具体实施方式】是对【具体实施方式】一所述的低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的进一步说明，本实施方式中，它还包括风扇17和T型热电偶18 ；
[0035]风扇17位于红外灯箱2内，用于降低红外灯箱2内的温度；
[0036]T型热电偶18用于监测红外灯箱2内的温度，并将监测的温度信号发送至无纸记录仪5，无纸记录仪5采集T型热电偶18发送的温度信号；当T型热电偶18监测的温度超过设定值时，无纸记录仪5触发继电器动作，使风扇17工作，使其对红外灯箱2进行冷却降温；当T型热电偶18监测的温度低于设定值时，无纸记录仪5触发继电器动作，使风扇17停止工作，停止对红外灯箱2进行冷却降温。
[0037]本实施方式中，无纸记录仪5是一种针对各种工业现场的实际需求设计生产的，集显示、处理、记录、积算、报警和配电等多功能无纸记录仪种功能于一身的新型记录仪。是有纸记录仪的升级换代产品，同时替代了数显仪表，其具有屏幕大、操作性强、历史数据可查询、丰富的显示画面等特点。无纸记录仪中自带继电器、处理器等模块。
[0038]无纸记录仪5采集红外灯箱2内的温度，当温度超过设定值时，无纸记录仪5触发继电器动作，开启风扇17对红外灯箱2进行冷却降温，当温度降低后，无纸记录仪5触发继电器动作，使风扇17停止工作。
[0039]【具体实施方式】三、参照图3说明本实施方式，本【具体实施方式】是对【具体实施方式】二所述的低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的进一步说明，本实施方式中，所述红外灯箱2包括底板9、两块上分型14、两块下分型16、反光罩13、连接块10、卤素乌灯15和侧面连接板11 ;底板9上开有通风孔；所述风扇17位于底板9上的通风孔处；
[0040]两块下分型16分别固定在底板9的两端，侧面连接板11固定在两块下分型16的同一侧，且靠近底板9 ；
[0041]反光罩13为抛物线形反光罩；反光罩13夹在上分型14和下分型16之间，且上分型14和下分型16的接触面形状与反光罩13的形状相同；所述上分型14和下分型16通过连接块10固定；
[0042]每个上分型14上开有圆形通孔，且该圆形通孔位于上分型14的焦点所在的直线上；卤素乌灯15固定在两个上分型14的圆形通孔之间。
[0043]本实施方式中，如图3为红外灯箱2的立体结构图。图中，上分型14和下分型16均为抛物线形状，且上分型14为凸起弧，下分型16为凹陷弧，上下分型弧度与抛物线形状相同，起到固定和限制反光罩13面型的作用。
[0044]红外灯箱2由稳压电源I供电，电压从OV到IlOV连续调节，连续改变红外灯箱2中卤素乌灯15的功率。卤素乌灯15的上方安装了抛物柱面反光罩13，增加红外线利用率，提高热流密度，产生平行的红外热辐射光。
[0045]【具体实施方式】四、本【具体实施方式】是对【具体实施方式】三所述的低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的进一步说明，本实施方式中，所述T型热电偶18位于反光罩13的外弧侧。
[0046]T型热电偶18监测反光罩13的温度及红外灯箱2内的温度。当温度超过设定值时，无纸记录仪5触发继电器动作，开启风扇17对红外灯箱2进行冷却降温，当温度降低并满足延时条件，无纸记录仪5触发继电器动作，断开风扇17，停止冷却降温。
[0047]【具体实施方式】五、本【具体实施方式】是对【具体实施方式】四所述的低熔点半透明材料相变过程辐射加热和测温装置的进一步说明，本实施方式中，所述反光罩13由镜面铝板制成，且其平均反