[发明专利]可调速均匀加热的石英灯温度测试加热系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种可调速均匀加热的石英灯温度测试加热系统及其控制方法。本发明将石英灯泡安装在圆柱型装置的内壁上，对待测物在全周向均匀受热；通过功率控制器控制石英灯泡的加热温度，并通过联轴器将圆柱型装置连接至电机驱动系统，控制圆柱型装置按设定的速率转动，从而待测物能够在较短时间内均匀加热；在圆柱型装置外设置散热罩形成一个均匀的温度场；在待测物内设置温度传感器，将待测物内部的升温曲线与石英灯泡的升温曲线进行对比，确定待测物的材料属性；与现有的平行板石英灯温度加热系统的升温速度提升至少200％，待测物体体积要小60％，能源节省至少30％；在目前的石英灯加热技术中实现了高效率低消耗的特点。

技术领域

本发明涉及石英灯温度测试领域，具体涉及一种可调速均匀加热的石英灯温度测试加热系统及其控制方法。

背景技术

热试验系统需要数字仿真的环节包括热、力载荷施加系统、热试验环境边界、试验对象、热试验控制系统、功率供给系统、测量系统等。目前热试验的热载荷施加系统常用的为石英灯加热系统，石英灯辐射加热器属于高加热率辐射加热设备，其最大优点是热惯性小，便于控制，易于组装成各种形状与试件外形相适应的加热器目前许多国家试验室仍然以使用石英灯加热器为主。目前，典型的石英灯加热器主要以平板式对面加热的方式为主。该方法具有加热速度快、灵敏度高等特点。然而，平板型石英灯加热的方式同样有弊端，主要是以加热不均匀、当升温速度过快无法使待测物内外的温度保持一致为主。其中，加热不均匀主要体现在将待测物置于两极板中间时，很容易出现待测物的边缘受热与中心受热不均匀的情况。而由于石英灯测试系统通常使用双极板加热的方式，那么当其左右两面可以做到均匀加热时，其上下两面是无法同时做到受热均匀的，此问题尤其出现在圆柱体待测物的情况下。同样的，对于石英灯本身来说升温速度是可控的，在升温速度过快时，现有的石英灯组件是无法做到四周向同时受热均匀，那么当待测物体型较小时，就无法做到利用简单的双极性平板式石英灯系统进行温度测试。

因此，研究一种新型的石英灯温度测试系统，兼有可均匀加热以及可控速度加热和升温的性能，可在待测物较小的情况下也可在短时间内均匀受热，意义重大。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出一种可调速均匀加热的石英灯温度测试加热系统，基于石英灯本身的基本原理和使用方式以及利用电机进行石英灯柱形阵列进行旋转而在短时间内使得被测物温度均匀上升，可测试升温速度至少提高2倍以上，具有均匀加热、可测快速升温物体内部温度等特点；并且，本发明中的可调速均匀加热的石英灯温度测试加热系统可测试温度并不比一般的石英灯测试装置低，反而在石英灯箱外加了使散热更加均匀的散热罩以提高和稳定温度的平稳上升，以实现可以调速并且均匀加热的目的。

本发明的一个目的在于提出一种可调速均匀加热的石英灯温度测试加热系统。

本发明的可调速均匀加热的石英灯温度测试加热系统包括：石英灯泡、圆柱型装置、固定支架、功率控制器、联轴器、电机驱动系统、温度传感器、数据采集系统、计算机和散热罩；其中，圆柱型装置为内部中空的圆柱形的壳体，圆柱型装置的轴线为竖直方向；在圆柱型装置顶部的内壁上均匀设置多个石英灯泡，在侧面的内壁上与轴线方向平行均匀设置多排石英灯泡，形成石英灯柱阵列；每一个石英灯泡通过导线连接至外部的功率控制器，功率控制器通过电源线连接至电源，并通过数据线连接至计算机；在圆柱型装置内的底部设置固定支架；在固定支架上放置待测物，待测物位于圆柱型装置内的中心；在待测物的内部放置温度传感器；温度传感器连接至外部的数据采集系统；数据采集系统连接至计算机；圆柱型装置的底部通过联轴器与电机驱动系统连接；在圆柱型装置外设置底部不封闭的散热罩；计算机设定功率控制器的功率，功率控制器控制石英灯泡的加热温度；在加热的同时，计算机控制电机驱动系统，通过联轴器带动圆柱型装置绕着轴线按照设定的转速转动，从而石英灯泡对待测物均匀加热；温度传感器采集待测物内的温度，并传输至数据采集系统；数据采集系统得到待测物内的温度，传输至计算机；计算机生成待测物内部的升温曲线，计算机根据设定的功率控制器的功率，得到石英灯泡的升温曲线，将待测物内部的升温曲线与石英灯泡的升温曲线进行对比，确定待测物的材料属性。