CN114320989B - 一种分子泵测温装置、测温方法及运转部件的测温装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种分子泵测温装置、测温方法及运转部件的测温装置，至少用于测量分子泵的轴系涡轮转子的温度，分子泵包括：泵体；主轴；涡轮转子，与主轴连接并形成轴系涡轮转子；静涡轮级，与涡轮转子交替配合布置；驱动装置，能够驱动主轴转动，使得涡轮转子能够相对静涡轮级转动，测温装置包括：至少一个的非接触式传感器，设置在泵体内，用于确定涡轮转子和/或主轴的热辐射参数，热辐射参数至少包括热辐射强度参数和/或频谱参数；处理单元，与非接触式传感器电连接，用于根据涡轮转子和/或主轴的热辐射参数，确定轴系涡轮转子的温度。该测温装置简捷的实现了对高速运转的涡轮转子进行实时温度监测的目的，提高设备的运行安全性。

Description

一种分子泵测温装置、测温方法及运转部件的测温装置

技术领域

本申请涉及分子泵技术领域，具体涉及一种分子泵测温装置及分子泵测温方法，还涉及了一种运转部件的测温装置。

背景技术

分子真空泵，是一种高速旋转机械设备，利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体分子获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵。广泛应用于工业检漏、化学气相沉积、真空电子器件制造、光学镀膜以及电子束焊接等多个领域。随着应用产业越来越多的工艺负载需求，分子泵运行的可靠性及实时状态监测也越来越重要，尤其是对分子泵涡轮转子实际温度的实时监测越来越重要。

但，传统技术中，温度检测通常是针对于静止的部件，如通过温度传感器实时接触被测部件来进行温度检测。而对于处于运动尤其是高速运转状态的部件而言，难以进行温度检测。在一些相关技术中，可以基于间接检测的方法，如通过检测与高速运行的转子部件具有相关性的静态部件的温度，来间接的确定高速运转部件的温度。但是，这种检测方法所得到的温度并不精准，具有一定的滞后性和较大的误差性。或许，还存在一些利用复杂的技术手段来检测转子部件的方法和装置，但必然提高了工艺和制作成本，并存在降低了设备的耐用性、提高了工况需求等缺点。

因此，如何较简便的对分子泵的涡轮转子进行实时的可靠的温度监测，成为本领域技术人员致力于研究的技术方向。

发明内容

有鉴于此，本申请致力于提供一种分子泵测温装置及方法，通过检测分子泵的涡轮转子和/或主轴的热辐射，实现对轴系涡轮转子温度的实时监测，简便有效，并解决了现有技术中，无法较简单的对高速运转的转子进行实时温度检测，无法在温度超标时及时停止运行从而容易导致设备故障或影响使用的技术问题。本申请还提供了一种运转部件的测温装置。

为至少部分实现上述目的，本申请第一方面，提供一种分子泵测温装置，用于测量分子泵的轴系涡轮转子的温度，所述分子泵包括：泵体；主轴，可旋转的设置在所述泵体内；涡轮转子，设置在所述泵体内，与所述主轴固定连接形成轴系涡轮转子；静涡轮级，与所述涡轮转子交替配合布置；驱动装置，能够驱动所述主轴转动，使得所述涡轮转子能够相对所述静涡轮级转动，所述测温装置包括：至少一个的非接触式传感器，设置在所述泵体内，用于确定所述涡轮转子和/或所述主轴的热辐射参数，所述热辐射参数至少包括热辐射强度参数和/或频谱参数；处理单元，与所述非接触式传感器电连接，用于根据所述涡轮转子和/或所述主轴的热辐射参数，确定所述轴系涡轮转子的温度。

可选地，所述测温装置包括：至少两个的所述非接触式传感器；确定所述涡轮转子和/或所述主轴的热辐射参数包括，根据所述至少两个所述非接触式传感器的检测结果的均值，确定所述热辐射参数。

可选地，所述测温装置还包括环境传感器，与所述处理单元电连接，用于确定所述泵体内的环境温度；确定所述环境温度包括确定所述泵体内固定部件的环境温度，所述固定部件用于固定所述非接触式传感器；确定所述轴系涡轮转子的温度还包括，将所述非接触式传感器的测量值或检测结果的均值，与所述环境传感器的测量值进行对应单位的换算，并进行差值计算，根据差值，确定所述轴系涡轮转子的温度。

可选地，所述至少两个非接触式传感器沿所述涡轮转子的转动方向间隔布置。

可选地，所述非接触式传感器为热电堆传感器；所述非接触式传感器固定在所述泵体内的固定部件上。

第二方面，提供一种分子泵测温方法，用于测量分子泵的轴系涡轮转子的温度，所述分子泵包括：泵体；主轴，可旋转的设置在所述泵体内；涡轮转子，设置在所述泵体内，与所述主轴固定连接形成轴系涡轮转子；静涡轮级，与所述涡轮转子交替配合布置；驱动装置，能够驱动所述主轴转动，使得所述涡轮转子能够相对所述静涡轮级转动，所述方法包括：确定所述涡轮转子和/或所述主轴的热辐射参数，所述热辐射参数至少包括热辐射强度参数和/或频谱参数；根据所述涡轮转子和/或所述主轴的热辐射参数，确定所述轴系涡轮转子的温度。

可选地，所述确定所述涡轮转子和/或所述主轴的热辐射参数还包括：利用设置在所述泵体内的至少两个非接触式传感器，根据所述至少两个非接触式传感器的检测结果的均值，确定所述涡轮转子和/或所述主轴的热辐射参数。

可选地，所述确定所述轴系涡轮转子的温度包括：利用设置在所述泵体内的至少一个的环境传感器，确定固定所述非接触式传感器的固定部件的温度参数；将所述非接触式传感器的测量值或检测结果的运算结果值，与所述环境传感器的测量值进行对应单位的换算，并进行差值计算；根据计算得出的差值，确定所述轴系涡轮转子的温度。

第三方面，提供一种运转部件的测温装置，用于测量运转部件的温度，所述运转部件与驱动装置传动连接并运转，所述测温装置包括：非接触式传感器，用于确定所述运转部件的热辐射参数，所述热辐射参数至少包括热辐射强度参数和/或频谱参数；处理单元，与所述非接触式传感器电连接，用于根据所述运转部件的热辐射参数，确定所述运转部件的温度。

可选地，所述测温装置还包括环境传感器，与所述处理单元电连接，用于确定所述运转部件的环境温度，确定所述环境温度包括确定固定部件的环境温度，所述固定部件用于固定所述非接触式传感器并与所述运转部件相对设置；所述确定所述运转部件的温度还包括：将一个所述非接触式传感器的测量值或多个所述非接触式传感器测量值的均值，与所述环境传感器的测量值进行对应单位的换算，并进行差值计算；根据计算得出的差值，确定所述运转部件的温度。

本申请实施例提供的分子泵测温装置及方法，利用设置在分子泵泵体内的非接触式传感器，来对高速转动的涡轮转子和/或主轴的热辐射进行实时测量，得到涡轮转子和/或主轴的热辐射参数，基于热辐射参数与温度之间的确定性变化规律，根据监测的热辐射参数来确定轴系涡轮转子的温度，实现了对涡轮转子的实时监测，该技术方案简便有效，能够在保证测量精度的同时也保证低生产成本的需求，并解决了现有技术中，无法较简单的对高速运转的转子进行实时温度检测，无法在温度超标时及时停止运行从而容易导致设备故障或影响使用的技术问题，具有切实的使用意义。

附图说明

图1为本申请实施例提供的分子泵的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的测温装置的组成示意图；

图3为本申请实施例提供的测温装置的安装示意图一；

图4为本申请实施例提供的测温装置的安装示意图二；

图5为本申请实施例提供的测温装置的安装示意图三；

图6为本申请实施例提供的测温装置的安装示意图四；

图7为本申请实施例提供的测温方法的示意性流程图。

11-泵体，12-主轴，13-涡轮转子，14-静涡轮级，15-锁母，20-测温装置， 21-非接触式传感器，22-处理单元，23-环境传感器。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种分子泵测温装置及方法，通过检测分子泵的涡轮转子和/或主轴的热辐射，实现对轴系涡轮转子温度的实时监测，简便有效，并解决了现有技术中，无法较简单的对高速运转的转子进行实时温度检测，无法在温度超标时及时停止运行从而容易导致设备故障或影响使用的技术问题。本申请实施例还提供了一种基于同样原理的运转部件的测温装置。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请实施例提供的分子泵测温装置及方法应用于分子泵，因此，首先对分子泵的相关技术及其存在的问题进行详细的举例说明。

分子泵是一种高速旋转机械设备，利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体分子获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种分子泵。能够应用于如工业检漏、化学气相沉积、真空电子器件制造、光学镀膜以及电子束焊接等多个领域。

如图1所示为本申请实施例提供的分子泵的结构示意图，图1中示出的分子泵主要包括泵体11，设置在泵体内的主轴12、涡轮转子13、静涡轮级 14以及驱动装置，驱动装置的驱动动力设为电机。

其中，所述泵体11包括泵盖和泵座，所述泵盖和泵座合围形成一中空的圆筒状结构，能够容纳设置在泵体11内的各个零部件。

主轴12设置在泵体11内，通过轴承、推力盘与锁母15等进行固定，进而与泵座连接，可绕其旋转中心旋转，电机与主轴12的一端传动连接，以带动主轴12转动；主轴12的旋转中心可与泵体11的中心线重合。

涡轮转子13设置在泵体11内，且其旋转轴与主轴12的旋转中心重合；涡轮转子13的一端与主轴12固定连接形成一体的轴系涡轮转子，主轴12 转动时带动涡轮转子13一同转动。上述涡轮转子13与主轴12的固定连接可以是通过螺钉连接，即在涡轮转子13以及主轴12上成型有相应的螺钉孔，然后通过螺钉穿插到螺钉孔中对涡轮转子13以及主轴12进行固定。

静涡轮级14设置在泵体11内，相对所述泵体11固定。静涡轮级14包括多个静叶片，多个静叶片与涡轮转子13上的多个旋转叶片沿竖直方向层叠设置，且在周向上静叶片与旋转叶片层叠交替设置，从而使得当涡轮转子 13旋转时，涡轮转子13上的旋转叶片能够和静涡轮级14的静叶片相互作用，形成强大的抽气作用。

电机，包括电机定子和电机转子，其中，电机定子套设在电机转子外。固定设置在泵座上成型的伸向涡轮转子13中空部的圆筒内侧，其磁面与电机转子的磁面相对。通电后，电机转子与电机定子磁面之间形成旋转磁场，驱使电机转子高速旋转，电机转子带动主轴12一同旋转，主轴12再带动涡轮转子13一同旋转，最终涡轮转子13与静涡轮级14之间形成强大的抽气作用。

如前文中所述，分子泵可以应用于半导体行业，例如在干式刻蚀(dry etching)或化学气象沉积(CVD)等制造工艺中。需要通入大流量的工艺气体，而分子泵一般被用作工艺腔室的主排气设备，因此为了提高工艺过程的效率及产品质量，需要分子泵有较大排气流量且能保持工艺压力稳定。

在上述蚀刻等工艺过程中，工艺腔室内会聚集较多的反应生成物，在利用分子泵抽气时，这些沉积物会堆积到泵体内部，尤其容易堆积在泵下游侧的气体流路上。可以理解的是，在分子泵中，涡轮转子与静涡轮级之间始终保持较小的间隙运行。因此，如果涡轮转子与静涡轮级之间的间隙被反应生成物堆积时，会导致各种不良情况。例如，涡轮转子固接于静涡轮级而导致涡轮转子无法旋转；又例如，涡轮转子的叶片上堆积反应生成物产生的不平衡，进而影响旋转的稳定性。

鉴于上述问题，相关技术中可以利用增加温度控制装置的方法来解决上述问题。例如，可以在泵体上设置加热器及冷却水路，在泵体内部设置温度检测单元。工作时，利用温度检测单元检测泵体内部的温度，当测得的温度低于预设值时，可以控制加热器工作以提高泵体的温度；而当测得的温度高于预设值时，可以打开冷却水路的电磁阀使冷却水管能够对泵体进行冷却降温。以此维持涡轮转子处于一设定的温度范围，以降低反应生成物的凝结。在此技术实施中，需要对分子泵的涡轮转子的温度进行监测。

当然上述只是涡轮转子需要进行温度控制及温度监测的一种例举需求，在分子泵的广泛应用中，必然存在其它类需要对涡轮转子的温度进行监测的情况。

然而，由于分子泵的涡轮转子高速运行的特点，导致温度检测单元的实现非常困难，现有技术中的检测方法或缺乏实时性，准确性，或实施方法复杂。例如，在一些相关技术中，可以基于间接检测的方法，通过检测泵体外壳的温度，来间接的确定转子的温度。但是，这种检测方法所得到的温度并不是涡轮转子的真实温度，并且具有一定的滞后性。

又例如，在一些相关技术中，可以利用永磁体磁特性的温度关系，即永磁体的剩磁及由其产生的磁场的场强或通量密度会随着温度变化。具体来说，可以在转子上安装一个由温度线性的永磁材料制成的物块，随着涡轮转子实时温度的变化，该物块的剩磁大小会随之变化，涡轮转子温度与该物块的剩磁大小通常呈近似线性的变化，因此可以在分子泵的定子和/或底座上安装测量该涡轮转子永磁大小和方向的传感器，从而根据传感器测得的剩磁的大小，确定转子的温度。

作为一种实现方式，还可以利用红外发射的原理将传感器安装在涡轮转子上，然后在泵体上安装接收装置。

但是上述方法依然存在以下问题：分子泵在高速旋转工作时，在涡轮转子上额外安装的永磁体或红外发射传感器会额外增加涡轮转子的负载，且在涡轮转子转速较高时，会在离心力的作用下被甩出，导致设备失效；并且，在安装永磁体物块或红外发射传感器后，需要对涡轮转子进行动平衡的调节，这将会增加制造成本。因此，亟需一种简单，可靠的测量涡轮转子温度的方法。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种分子泵测温装置和方法，根据涡轮转子和/或主轴的热辐射参数的变化确定轴系涡轮转子的温度，来实现对涡轮转子温度的非接触式测量和实时监测。

具体而言，热辐射，是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方式。它不依赖任何外界条件而进行。分子泵的涡轮转子及主轴，在运行过程中，始终对外散发热辐射，且随着温度升高，散发的热辐射随之增多，即强度随之增强，而对热辐射进行测量的传感器的输出信号也能随之增强，从而所测的热辐射与温度之间具有确定的对应关系。基于上述原理，本申请实施例提供的测温装置，通过监测涡轮转子和/或主轴的热辐射参数，然后根据热辐射参数与温度之间呈线性或基本呈线性的对应关系，来实现对轴系涡轮转子温度的实时监测。

图2示出了本申请实施例提供的测温装置的结构示意图，该测温装置可应用于测量如图1中所示的分子泵的轴系涡轮转子的温度。同时参阅图1和图2，测温装置20包括非接触式传感器21以及处理单元22。其中，处理单元22与非接触式传感器21电连接，非接触式传感器21的输出端连接到处理单元22的输入端，使得处理单元22能够接收非接触式传感器21发出的信号。非接触式传感器21可设置有多个，用于获取涡轮转子13和/或主轴 12的热辐射参数，并将实时获取的热辐射参数传输给出处理单元22，处理单元22根据预存的热辐射参数与温度的对应关系，将接收的热辐射参数值换算成对应的温度值，即可确定轴系涡轮转子的温度。处理单元22还可以将得到的轴系涡轮转子的温度值与预设的安全温度范围(如-40℃至300℃) 进行比对，判断温度值是否处于预设的安全温度范围内，若处于，继续运行，若不处于，则发出警示或异常信号。当然，处理单元22也可以首先将测得的热辐射参数值与预设的热辐射安全范围进行比对，判断测得的热辐射参数值是否处于安全范围内，若处于，则将该热辐射参数值换算成对应的温度值，若不处于，则发出警示或异常信号。测温装置20还可以包括警报器或信号灯等可以发出直观信号以直接提示工作人员的信号输出装置。

如此设置，本实施例提供的测温装置，在不影响涡轮转子运行的情况下，准确、简便且可靠地实现了对轴系涡轮转子温度的非接触式测量和实时监测，在不过多增加生产成本的同时，解决了高速运转的涡轮转子作为重要运行部件，其温度无法准确监测而无法预防或及时处理设备运行故障的问题，给分子泵的安全稳定运行提供有效保障。

涡轮转子13与主轴12共同形成轴系涡轮转子，且涡轮转子13与主轴 12相连并同步同速运转，故，可以通过非接触式传感器21测量涡轮转子13 的热辐射参数来确定轴系涡轮转系的温度，也可以通过测量主轴12的热辐射参数来确定轴系涡轮转子的温度，也可以是对二者的热辐射参数进行共同测量，如设置两组非接触式传感器21分别对主轴12及涡轮转子13的旋转叶片进行测量，并根据每一时刻共同测量的两组值来确定该时刻的轴系涡轮转子的温度。当然，测量主轴12的热辐射时，优选，主轴12的靠近涡轮转子13的一端或靠近该端的中上部。

上述非接触式传感器21设置于泵体11内，当对主轴12进行监测时，检测探头能够对准主轴12的柱面部分，且优选，检测方向与主轴12的轴线垂直。此时非接触式传感器21能够检测到主轴12所散发的热辐射，根据预设的算法，所测得的数值能够反映主轴12的温度，也能够反映涡轮转子13 的温度；而根据多时刻的连接监测，根据热辐射的变化，可以得到主轴12 及涡轮转子13的温度变化。当非接触式传感器21对涡轮转子13进行监测时，检测探头对准旋转叶片的叶片面，优选，检测方向与叶片面相垂直。此时，此时非接触式传感器21能够检测到涡轮转子13所散发的热辐射，所测得的数值能够反应涡轮转子13的温度，而根据多时刻的连接监测，根据热辐射的变化，可以得到涡轮转子13的温度变化。当同时对涡轮转子13及主轴12进行监测时，非接触式传感器21设置有至少两组，并分别对主轴12 及涡轮转子13的热辐射进行测量。一些实施方式中，处理单元22对于同一个时刻所测得的两组热辐射数值，进行均值处理，然后将均值，进行换算及对换算所得的温度值进行是否处于安全温度范围的判断处理。另一些实施方式中，处理单元22可以对同一时刻测得的两组热辐射数值，首先进行差值计算，并判断差值是否处于预设的安全差值范围内；若是，再对两组热辐射数值进行均值计算，而后对均值进行温度换算，并检测是否处于预设的安全温度范围内；若不是，发出警示或异常信号。

上述实施方式中，处理单元22根据检测量的值来对应换算出轴系涡轮转子的温度，即，根据传感器输出的电压幅值V得到一个热辐射参数H，然后根据热辐射参数H与温度T的确定性对应关系，如线性相关及近似线性相关的关系，经过换算得到对应的温度T。而其他的一些实施方式中，还可以根据检测量的变化值，来确定轴系涡轮转子的温度。例如，当涡轮转子 13和/或主轴12的温度发生变化ΔT时，期热辐射的强度特性和频谱特性等物理特性产生变化ΔH，而非接触式传感器21输出信号的电压幅值变化ΔV，处理单元22根据电压变化与传感器检测探头所检测的热辐射的对应关系，及热辐射与温度的对应关系，如线性相关及近似线性相关关系，根据当前传感器输出信号的电压幅值变化ΔV能够计算得到ΔH。在确定了热辐射的变化量ΔH后，即可确定轴系涡轮转子在当前时刻的温度T。

处理单元根据热辐射参数H或参数的变化量ΔH来确定涡轮转子的温度 T的方法可以有很多种，本申请实施例对此不做限定。例如，作为一种实现方式，可以通过预先测量在不同温度T下传感器输出信号的电压幅值V及涡轮转子的热辐射参数H，根据以上数据拟合出涡轮转子温度T与自身热辐射参数H之间的函数关系T＝f(H)，或T与V及H之间的函数关系T＝f(V，H)，将该函数关系作为换算关系存储入处理单元内。当处理单元接收到传感器传输的电压幅值V时，得出热辐射H，根据T＝f(H)进行换算，即可确定轴系涡轮转子的温度T，或根据接收的电压幅值V，根据T＝f(V，H)直接得到轴系涡轮转子的温度T。

作为另一种实现方式，可以通过预先测量在不同温度下传感器信号的电压幅值的变化及涡轮转子的热辐射参数变化情况，并根据以上数据拟合出涡轮转子温度T与自身热辐射参数的变化量ΔH之间的函数关系T＝f(ΔH)，或 T与ΔV及ΔH的函数关系T＝f(ΔV，ΔH)；将该函数关系作为换算关系存储入处理单元内。当处理单元接收到传感器传输的电压幅值的变化ΔV时，得出热辐射变化量ΔH，再根据T＝f(ΔH)换算，即可确定轴系涡轮转子的温度 T，或者，根据T＝f(ΔV，ΔH)，直接确定轴系涡轮转子的温度T。当然，此处需要说明的是，上述关于处理单元对各测量值进行均值或差值的计算，属于另一部分的算法过程，与本实施例所述的根据热辐射参数H或参数的变化量ΔH来确定轴系涡轮转子温度T的算法的举例描述，并不冲突，两部分算法是处理单元整个算法中均需要运行的步骤，为相结合的关系。

在一些实施方式中，上述非接触式传感器21可以是热电堆传感器。热电堆传感器利用热电效应的原理，能够准确测量被测物体所发射的热辐射及热辐射变化，其长期工作可靠性较好，并且信号稳定、抗干扰能力强。当然，热辐射参数至少包括热辐射强度及频谱特性，换而言之，热辐射强度及频谱特性都可以反映物体的热辐射。因此，本申请实施例中的非接触式传感器 21也可以为其他类型的非接触式测量传感器，如非接触式测温传感器或电荷耦合器件图像传感器(CCD，Charge Coupled Device)。

由于涡轮转子和主轴是高速转动的，热电堆传感器需要安装在与转子或主轴的表面，相对固定且表面较平滑的位置上；避免传感器相对于运行中的转子发生位置移动，也避免因表面不平滑导致接收热辐射存在误差等情况，减小对对测量结果准确性的影响。

热电堆传感器固定在泵体11内的固定部件上，如图3-图5所示，具体而言，固定部件可以包括但不限于静涡轮级、围绕主轴的穿轴孔的孔壁、靠近涡轮转系的泵体内壁、靠近主轴的推力盘等。如图4和图5所示，热电堆传感器可以设置在静涡轮级14上，如静叶片上，静叶片靠近涡轮转子13的旋转叶片，且静叶片并不发生位置变化，热电堆传感器连接在静叶片上，检测探头的检测方向可以稳定的保持与旋转叶片的叶片面相垂直的位置关系。由于静叶片不产生位置变化，且靠近旋转叶片，将传感器设置在静叶片上能够减小因传感器自身位置变化对测量精度的影响。

热电堆传感器还可以设置在围绕主轴12的穿轴孔内壁上，如图3所示，该穿轴孔内壁与主轴12相靠近且二者之间无遮挡，检测探头的检测方向与主轴12的柱面保持相垂直。如此，可以稳定准确的测量主轴12的热辐射参数。显然，如图6所示，热电堆传感器还可以布置在靠近涡轮转子13或主轴12的泵体内壁上，如，位于涡轮转子上方的泵盖上，或泵体11的底部及 /或底盖上。

在实际应用中，涡轮转子的旋转叶片，具有动态位移振动，为避免该不利因素对测量准确度的影响，在一些实施方式中，本申请实施例的测试装置可以包括至少两个非接触式传感器21，即可以包括至少两个的热电堆传感器，对涡轮转子13或主轴12的不同区域分别进行监测，即进行多点布置多点监测，然后根据所述至少两个热电堆传感器的检测结果的运算结果值，即处理单元22对至少两个的检测值根据预设算法进行运算，得出一个运算结果值，通过该运算结果值来确定涡轮转子13或主轴12的热辐射参数或参数变化量，进而确定轴系涡轮转子的温度。这样可以降低因涡轮转子的振动性变化对测量准确度的影响。

当然，若同时对涡轮转子13及主轴12进行测量时，需要两组传感器，而两组传感器均包括至少两个的对应被测主体的不同区域的热电堆传感器。处理单元首先对每一组中各传感器的测量值进行运算，而后依据上述实施例中所述的同时监测涡轮转子及主轴的算法，进行后续计算，来最终确定轴系涡轮转子的温度。也可以是，对应于主轴或涡轮转子均设置有多组热电堆传感器，多组热电堆传感器沿主轴的轴向或涡轮转子的高度方向等进行分点布置，来对不同的区域进行分点的同时监测，增强测量结果的精准性。

至于处理单元22对同一时刻多个测量值的具体运算，具有很多种算法方式，故，对预设算法，此处不进行具体限定。可以根据实际应用场景或应用需求等进行具体选择设定，例如，进行均值计算或根据优先级进行计算等。

进一步的，在一些实施方式中，上述每一组中的至少两个热电堆传感器可以沿涡轮转子的回转方向分点布置，且优先均匀设置。例如，当一组传感器中包括两个热堆电传感器时，可以将这两个热电堆传感器沿中心轴线对称设置在主轴12或涡轮转子13的两侧；当一组传感器中包括多个热堆电传感器时，可以将这多个热电堆传感器沿以中心轴线为中心的周向进行分区布置；这样可避免因涡轮转子振动或主轴振动导致的测量不准确。当然，至少两个的热电堆传感器也可以沿其他方向，如主轴的轴向或涡轮转子的高度方向等进行分点布置。

由于实际中的静涡轮级14本身也具有一定的温度及轻微的温度波动，为消除该环境温度对测量结果的不良影响，本实施例中，测温装置20还包括有环境传感器23，如图3所示，用于测量泵体11内的环境温度或与环境温度相关的参数，处理单元22对非接触式传感器21与环境传感器23两者之间的测量值进行同单位换算，换算为同单位数值后，再进行差值计算，根据差值确定轴系涡轮转子的温度。如此设置，可以在测量结果中消除因环境温度而引起的测量误差，提高测量精准度，极大程度的消除测量误差，避免导致测量结果存在偏差进而影响对涡轮转子进行温度监测所要实施的操作。

一些实施例中，环境传感器23根据非接触式传感器21的个数和位置来进行设置，在每一个非接触式传感器21的附近都设置一个环境传感器23，对用来固定非接触式传感器21的固定部件，如静涡轮级14，具体如静叶片、穿轴孔内壁、推力盘等，进行温度测量，即相当于测量出非接触式传感器 21所处环境的环境温度。

一些实施方式中，环境传感器23的类型可以与上述测量涡轮转子13和 /或主轴12热辐射参数的非接触式传感器21的类型一致，如也是热电堆传感器或电荷耦合器件图像传感器，并测量泵体11内部非接触式传感器21所处环境的环境热辐射参数，如对静叶片的热辐射参数进行测量，和/或对围绕主轴12的穿轴孔内壁进行热辐射测量，和/或对推力盘进行热辐射测量；处理单元22将所测的涡轮转子13和/或主轴12的热辐射参数，与环境传感器23所测得的环境热辐射参数，进行差值计算，消去环境温度等***性测量误差，得到准确性更高的热辐射差值，再换算成温度值，而得到精准的轴系涡轮转子的温度。

另一些实施例中，由于环境传感器23的测量对象是静止不动的，因此，环境传感器23还可以设为需要与固定部件相接触的温度传感器，温度传感器的检测端与测量对象如静叶片、推力盘等相接触或相贴合，直接得出准确的测量对象的温度值，即非接触式传感器21所处环境的环境温度值；而后，处理单元22可以首先将非接触式传感器21所测得的热辐射参数换算为温度值，然后将该温度值与环境温度值进行差值计算而得到轴系涡轮转子的温度。当然，处理单元22也可以是通过其他的算法来对环境系数进行差值处理，如直接将非接触式传感器21的电压幅值与环境传感器23的电压幅值进行差值计算。

由于在每一个测量位置处，都设置了一个非接触式传感器21及一个相邻的或非常靠近它的环境传感器23，则对非接触式传感器21与环境传感器 23两者之间的测量值进行差值计算时，可以是，将每一个测量位置处的两个测量值均进行上述差值处理，根据测量位置的个数，得出多个差值，处理单元22再将各个差值进行均值计算，最后将得出的均值换算成温度值，即为轴系涡轮转子的温度；也可以是，将同一时刻各个位置处的所有非接触式传感器21的测量值进行均值计算得出第一均值，将同一时刻各个位置处的所有环境传感器23的测量值进行均值计算得出第二均值，而后，处理单元22将第一均值及第二均值进行差值计算，再讲该差值换算得到温度值，即为轴系涡轮转子的温度。

本申请实施例对各传感器(包括非接触式传感器21如热电堆传感器，及环境传感器23如温度传感器)与固定部件(如静涡轮级、推力盘及穿轴孔内壁等)的连接方式不做限定。例如，可以利用螺纹连接件将各传感器固定在固定部件上。或者，可以通过封胶固定的方式，将各传感器固定在泵体 11内的固定部件上。又例如，作为一种实施方式，可以焊接在热膨胀系数较低的固定基座上，利用电路板或支架将传感器和固定部件固定连接。为防止传感器受到来自其他部件的碰撞，传感器外还可以罩设保护外罩。传感器的固定基座和保护外罩均可以选用热膨胀系数很小的材料，也可以降低或消除环境温度带来的误差影响。

上文结合图1-图6，详细描述了本申请的装置实施例，下面结合图7描述本申请的方法实施例。应理解，方法实施例的描述与装置实施例的描述相互对应，因此，未详细描述的部分可参见前面的装置实施例。

图7是本申请实施例提供的测温方法的示意性流程图，该方法可用于测量分子泵的涡轮转子的温度。方法包括必选步骤S31与S33，包括可选步骤 S32。

在步骤S31，确定涡轮转子13和/或主轴12的热辐射参数，热辐射参数包括但不限于其强度特性和频谱特性的物理特性；

热辐射参数还可以包括热辐射的变化，例如可以是热辐射测量区的辐射量的变化量ΔH。

在一些实施方式中，确定涡轮转子13或主轴12的热辐射参数可以是利用设置在泵体内的至少一个的非接触式传感器21，具体可以是现有技术中的热电堆传感器，来确定热辐射参数。或者，在一些实施方式中，还可以利用设置在所述泵体11内的至少两个的非接触式传感器21，来对涡轮转子13 或主轴12的周向上的不同区域进行同时测量，根据所述至少两个非接触式传感器21的检测结果的均值，确定所述涡轮转子13或主轴12的热辐射参数。这样能够避免涡轮转子13及主轴12转动过程中因动态位移振动造成传感器输出信号的波动，进而降低测量的准确程度。

在一些实施方式中，上述至少两个非接触式传感器21可以沿所述涡轮转子或主轴的转动方向均匀布置。例如，将两个非接触式传感器21对称设置在涡轮转子或主轴的两侧，能够避免因跳动导致的测量不准确。

在一些实施方式中，泵体11内设置有两组非接触式传感器21，对涡轮转子13及主轴12分别进行同时监测，一组传感器对应涡轮转子13，另一组传感器对应主轴12，每一组传感器中均包括上述至少一个或至少两个的非接触式传感器21。处理单元22将每一组中同一时刻的测量值进行均值处理后，将两个均值再次进行均值计算。

上述非接触式传感器21可以为热电堆传感器。

在步骤32，确定非接触式传感器21的环境温度，确定环境温度，可通过确定泵体内用于连接固定非接触式传感器21的固定部件的温度来实现，具体包括确定固定部件的热辐射参数或固定部件的温度参数。

确定固定部件的温度，具体可以是利用固定在泵体11内的环境传感器 23来对固定部件进行参数测量。在一些实施例中，环境传感器23与非接触式传感器21为同类型传感器，如为热电堆传感器，并对固定部件进行热辐射参数的测量，得到环境热辐射。或者，在一些实施例中，环境传感器23 为温度传感器，对固定部件进行温度测量，得到环境温度。环境传感器23 的个数可以为多个，可以根据非接触式传感器21的个数进行设定，如每一个非接触式传感器21的固定位置处都可以设置一个环境传感器23。

步骤S33，处理单元根据上述测得的测量值进行换算，确定轴系涡轮转子的温度。根据是否含有步骤32可分为两种算法，第一，不含步骤32，根据所述步骤31中所测得的热辐射参数或热辐射均值，确定所述涡轮转子的温度：在根据步骤S31确定了涡轮转子和/或主轴的热辐射参数后，即根据换算函数确定涡轮转子在当前时刻的温度；或者，根据涡轮转子和/或主轴的热辐射参数的变化量来确定涡轮转子的温度；具体的换算方法可以有很多种，本申请实施例对此不做限定。第二，包括步骤32，将步骤31中得出的测量值，与步骤32中得出的测量值，进行差值计算，差值的具体对应计算，可以参见装置实施例中的描述，此处不再赘述；在得出差值之后，处理单元 22根据预设的换算函数，得出轴系涡轮转子的温度。

在各类设备上都涉及高速运转的运转部件，其中，运转部件为该设备关键部件的情况不再少数，运转部件是否顺利运行会影响设备所实施的操作能否正常实施，而温度是反映运转部件状况的一个重要参数，因为温度与运转部件的运转时长及运转载荷等因素相关，在运转时长及运转载荷发生变化时，运转部件的温度肯定会随之产生变化。因此，对此类运行部件进行温度监测，可以精准地监测运转部件的运行状况。

故，本申请实施例还提供了一种用于监测运转部件的测温装置，该测温装置20也如图2所示，包括非接触式传感器21及处理单元22，也可选地包括环境传感器23，通过对运转部件的热辐射参数进行测量，进而根据热辐射参数与温度之间的对应关系来确定运转部件的温度。应理解，运转部件实施例中测温装置的原理描述及各类算法描述与装置实施例中的描述相一致，因此，未详细描述的部分可参见前面的装置实施例。

一些实施例中，该测温装置20包括至少一个的非接触式传感器21，该非接触式传感器21连接固定在设备上与运转部件相对而设的固定部件上，检测探头与运转部件之间无遮挡，检测探头朝向运转部件，检测方向与运转部件的表面相垂直。处理单元22根据非接触式传感器21的输出信号，来得到运转部件的热辐射参数，并根据预存储的热辐射参数与温度值的对应关系，如函数关系，进行换算，从而得到运转部件的温度。在实时的监测下，可以实时得知运转部件的温度，也可以得到运转部件的温度变化，实现了对运转部件的有效监测。在得到运转部件的温度值后，处理单元22还可以进一步将温度值与预设的安全温度范围进行比对，若温度值未在安全温度范围内，及时发出异常信号或警示信号。如此，可以在温度超出预设安全范围时，使工作人员及时得知并进行处理，防止出现事故而影响设备使用甚至影响工作人员的安全。

非接触式传感器可以设置有多个，沿运转部件的某一方向而均匀布设，处理单元对该多个非接触式传感器的测量值进行均值处理，根据均值得到运转部件的温度值。如此，可以提高测量精准度，消除因运转部件的动态振动而产生的测量误差。

非接触式传感器可设为热电堆传感器，在不接触的情况下，对运转部件进行准确的参数测量。当然，非接触式传感器也可以设置为对频谱特性进行测量的电荷耦合器件图像传感器。

在一些实施例中，测温装置20还包括环境传感器23，用于对运转部件所处的环境进行温度测量，得到环境温度参数，处理单元22将非接触式传感器21所测量的数值，与环境温度参数进行同单位换算并进行差值运算，根据所得到的差值确定运转部件的温度。如此，可以消除环境温度对测量准确性的影响。

对环境进行温度测量，可以通过对固定部件进行温度测量，由于非接触式传感器连接在固定部件上，对固定部件进行测量所得到的温度即可代表环境温度。环境传感器23具体可以是温度传感器，也可以是测量热辐射参数的热电堆传感器。

上文描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在 A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分子泵测温装置，用于测量分子泵的轴系涡轮转子的温度，其特征在于，所述分子泵包括：泵体(11)；主轴(12)，可旋转的设置在所述泵体(11)内；涡轮转子(13)，设置在所述泵体(11)内，与所述主轴(12)固定连接并形成轴系涡轮转子；静涡轮级(14)，与所述涡轮转子(13)交替配合布置；驱动装置，能够驱动所述主轴(12)转动，使得所述涡轮转子(13)能够相对所述静涡轮级(14)转动，所述测温装置包括：

至少一个的非接触式传感器(21)，设置在所述泵体(11)内，用于确定所述涡轮转子(13)和/或所述主轴(12)的热辐射参数，所述热辐射参数至少包括热辐射强度参数和/或频谱参数；

环境传感器(23)，用于确定所述泵体(11)内的环境温度，

处理单元(22)，与所述非接触式传感器(21)电连接，用于根据所述涡轮转子(13)和/或所述主轴(12)的热辐射参数，确定所述轴系涡轮转子的温度；

其中，确定所述轴系涡轮转子的温度还包括，将所述非接触式传感器(21)的测量值或检测结果的均值，与所述环境传感器(23)的测量值进行对应单位的换算，并进行差值计算，根据差值，确定所述轴系涡轮转子的温度。

2.根据权利要求1所述的分子泵测温装置，其特征在于，

所述测温装置包括：至少两个的所述非接触式传感器(21)；

确定所述涡轮转子(13)和/或所述主轴(12)的热辐射参数包括，根据所述至少两个所述非接触式传感器(21)的检测结果的均值，确定所述热辐射参数。

3.根据权利要求1所述的分子泵测温装置，其特征在于，

确定所述环境温度包括确定所述泵体(11)内固定部件的环境温度，所述固定部件用于固定所述非接触式传感器(21)。

4.根据权利要求2所述的分子泵测温装置，其特征在于，所述至少两个非接触式传感器(21)沿所述涡轮转子(13)的转动方向间隔布置。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的分子泵测温装置，其特征在于，所述非接触式传感器(21)为热电堆传感器；所述非接触式传感器(21)固定在所述泵体(11)内的固定部件上。

6.一种分子泵测温方法，用于测量分子泵的轴系涡轮转子的温度，其特征在于，所述分子泵包括：泵体(11)；主轴(12)，可旋转的设置在所述泵体(11)内；涡轮转子(13)，设置在所述泵体(11)内，与所述主轴(12)固定连接形成轴系涡轮转子；静涡轮级(14)，与所述涡轮转子(13)交替配合布置；驱动装置，能够驱动所述主轴(12)转动，使得所述涡轮转子(13)能够相对所述静涡轮级(14)转动，所述方法包括：

确定所述涡轮转子(13)和/或所述主轴(12)的热辐射参数，所述热辐射参数至少包括热辐射强度参数和/或频谱参数；

确定所述泵体(11)内的环境温度；

根据所述涡轮转子(13)和/或所述主轴(12)的热辐射参数及所述环境温度，确定所述轴系涡轮转子的温度。

7.根据权利要求6所述的分子泵测温方法，其特征在于，

所述确定所述涡轮转子(13)和/或所述主轴(12)的热辐射参数还包括：利用设置在所述泵体(11)内的至少两个非接触式传感器(21)，根据所述至少两个非接触式传感器(21)的检测结果的均值，确定所述涡轮转子(13)和/或所述主轴(12)的热辐射参数。

8.根据权利要求7所述的分子泵测温方法，其特征在于，

所述确定所述轴系涡轮转子的温度包括：利用设置在所述泵体(11)内的至少一个的环境传感器(23)，确定固定所述非接触式传感器(21)的固定部件的温度参数；

将所述非接触式传感器(21)的测量值或检测结果的均值，与所述环境传感器(23)的测量值进行对应单位的换算，并进行差值计算；

根据计算得出的差值，确定所述轴系涡轮转子的温度。

9.一种运转部件的测温装置，用于测量运转部件的温度，所述运转部件与驱动装置传动连接并运转，其特征在于，所述测温装置包括：

非接触式传感器(21)，用于确定所述运转部件的热辐射参数，所述热辐射参数至少包括热辐射强度参数和/或频谱参数；

环境传感器(23)，用于确定所述运转部件的环境温度；

处理单元(22)，与所述非接触式传感器(21)电连接，用于根据所述运转部件的热辐射参数，确定所述运转部件的温度；

其中，所述确定所述运转部件的温度还包括：将一个所述非接触式传感器(21)的测量值或多个所述非接触式传感器(21)测量值的运算结果值，与所述环境传感器(23)的测量值进行对应单位的换算，并进行差值计算；根据计算得出的差值，确定所述运转部件的温度。

10.根据权利要求9所述的运转部件的测温装置，其特征在于，

确定所述环境温度包括确定固定部件的环境温度，所述固定部件用于固定所述非接触式传感器(21)并与所述运转部件相对设置。

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