CN216899287U - 一种示温漆标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种示温漆标定装置，通过上位机设定加热程序段并传输到PID控制模块，PID控制模块控制感应加热电源的输出功率，标准试件***感应加热线圈中，第一测温器将该端温度信号传递到PID控制模块形成加热闭环回路，待加热进入稳定状态后，上位机控制第二传感器构按照规划路径和速度进行移动，第二测温器从标准试件一端移动到另一端，测量规划路径上的标准试件温度并传输到上位机，通过查询标准试件上示温漆等温线在规划路径上的坐标的温度测量结果得到等温线对应的温度值。本实用新型采用感应加热，具有对标准试件几何尺寸，材料等参数要求低，安全性高，测温采用移动测量，一次加热即可完成标定，标定精度高，不会产生等温线漂移等优点。

Description

一种示温漆标定装置

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种示温漆标定装置。

背景技术

不可逆示温漆是一种以漆膜颜色变化来测量航空发动机、燃气轮机、工业管道等高温部件表面温度变化的特种功能性涂料。喷涂了不可逆示温漆的试件若表面发生温度变化，漆膜的颜色也随之发生变化，而且由于其变色不可逆性，改变之后颜色将保留在物体表面，从而指示出试件表面的温度分布。不可逆示温漆是一种重要的非干涉式表面温度测量方法，兼具了接触式与非接触式测温方法的优点，可附着于测温器件表面，却无需引线，也无需测试窗口，不会对目标温度场产生干扰，特别适用于一般测温工具无法或难于测量的场合，如复合材料表面、构件表面、旋转部件表面、大面积表面，可用于恶劣环境下的温度测量，不破坏被测试试验件的结构和工作状态，不影响被测试件的气动和传热特性，不影响被测试件的反复使用可测量连续温度分布，不需要信号的物理传输介质，具有直观形象的温度场颜色显示，结果准确、变色清晰、稳定，易于判读和长期保存，测温范围宽。

不可逆示温漆的测温原理在于喷涂在试验件表面的不可逆示温漆漆膜随温度变化而发生物理化学反应而使漆膜颜色发生变化，而试验件表面温度主要是通过辨识漆膜变色的等温线来判读的。因此若需要准确获知试验件表面的温度分布，需在不可逆示温漆在研制和使用的过程中，对不可逆示温漆进行标定，获取不同等温线代表的温度值。

我国2013年颁布了HG-T 4562-2013，规定了不可逆示温漆的产品分类、要求、试验方法、检验规则等。申请号CN201320269903.0，名称为《一种示温漆温度检测装置》的实用新型专利申请公开了通过在标准试件两端施加大电流加热形成等温线的方法对示温漆进行标定。这种方法在标准试件两端施加500-900A的电流进行加热，大电流产生的拉力会造成标准试件最窄部分扭曲变形，会造成安全问题和标定失败；而且需要进行两次加热标定，前后两次标定的标准试件必须几何尺寸、材料等参数保持一致，对标准试件要求高；还需要在标准试件上焊接固定多个热电偶；由于前后两次加热时焊接固定热电偶位置和数量不同，会导致前后两次标准试件导电系数不同，标定精度降低；而且会引起前后两次标准试件上的温度分布不同，热电偶焊接位置与实际等温线不同，会导致等温线漂移、示温漆标定失败；同时存在仅能标定等温线处的温度，同时在使用时存在设备多、携带操作不便的问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出示温漆标定装置，本实用新型通过感应加热标准试件，利用测温器移动测量，一次加热完成标定，解决标定精度低、等温线容易漂移、示温漆标定易失败等问题。

根据本实用新型实施例的一种示温漆标定装置，包括感应加热电源、感应加热线圈、控制单元、标准试件、支架、至少一个第一测温器和至少一个第二测温器；

所述感应加热电源与感应加热线圈连接，所述感应加热电源与控制单元电连接，所述感应加热电源分别为感应加热线圈和控制单元供电；

所述标准试件的一端安装在支架上作为非加热端且其另一端伸入感应加热线圈中心作为加热端；

至少一个所述第一测温器固定安装在支架上，所述第一测温器用于测量标准试件加热端的温度并将温度信号传递给控制单元形成加热闭环回路；

至少一个所述第二测温器安装在支架上并可沿标准试件的长度方向移动，所述第二测温器用于测量标准试件的加热端到非加热端的温度并传递给控制单元；

所述控制单元控制感应加热电源的输出功率和控制第二测温器移动；

通过查询标准试件上示温漆等温线在规划路径上的坐标的温度测量结果得到等温线对应的温度值。

这种结构，采用感应加热，对标准试件损伤小，标准试件上无电流，对标准试件几何尺寸、材料等参数要求低、安全性高；移动测量，一次加热即可完成标定，标定精度高；而且一次加热不会产生等温线漂移，可以标定等温线处及其他所需标定位置的温度。

具体地，所述控制单元包括上位机和PID控制模块，所述上位机与PID控制模块通信连接；

所述上位机设定加热程序段用于设置期望温度值；

所述PID控制模块接收来自上位机和第一测温器的温度电信号并将温度电信号转换为温度数据形成反馈温度值，所述PID控制模块根据反馈温度值与期望温度值的差值自动调节感应加热电源的输出功率。

这种结构，通过上位机设定加热程序段并传输到PID控制模块，PID控制模块控制高频加热电源的输出功率，标准试件一端***感应加热线圈中，高频加热电源利用感应加热线圈加热标准试件的一端，第一测温器将该端温度信号传递到PID控制模块形成加热闭环回路。

具体地，所述控制单元还包括与上位机通信连接的数据采集单元，所述数据采集单元用于将第二测温器的温度电信号转换为温度数据并传递给上位机进行显示记录。

这种结构，待加热进入稳定状态后，上位机控制支架上的可移动部分按照规划路径和速度进行移动，第二测温器固定在支架上的可移动部分上，支架上的可移动部分带动第二测温器从标准试件一端移动到另一端，测量规划路径上的标准试件温度并传输到上位机。

具体地，所述支架包括底座、第一支杆、支柱、移动滑块、第二支杆、螺纹杆、引导杆和升降电机；

所述底座、第一支杆、移动滑块和第二支杆相互平行设置，所述支柱垂直安装在底座上，所述第一支杆的一端和第二支杆的一端与支柱固定连接；

所述螺纹杆和引导杆相互平行的设置在第一支杆和第二支杆之间，所述升降电机用于带动螺纹杆转动，所述升降电机安装在螺纹杆靠近第二支杆的一端，所述引导杆用于引导移动滑块移动，所述移动滑块上开设有供螺纹杆穿过的第一通孔和供引导杆穿过的第二通孔，所述第一通孔内设置有与螺纹杆的外螺纹相匹配的内螺纹。

这种结构主要用于固定感应加热线圈、第一测温器和第二测温器，并带动第二测温器移动测量标准试件上的温度。

在此基础上，所述第一测温器安装在第一支杆远离支柱的一端，所述第二测温器安装在移动滑块远离支柱的一端，所述第二测温器在移动滑块的带动下沿螺纹杆的长度方向移动。

在此基础上，所述升降电机与上位机通信连接，升降电机接收上位机发出的移动信号以控制螺纹杆的转动速度，螺纹杆转动带动移动滑块的上升或下降。

这种结构，在接到PID控制模块开始移动信号后，按照规划路径和速度带动第二测温器从标准试件加热端移动到另一端。

在此基础上，所述PID控制模块形成反馈温度值的误差小于0.1％，所述PID控制模块自动调节感应加热电源输出功率的误差不大于0.1％。

这种结构保证标定装置的标定精度。

优选的，所述感应加热电源、PID控制模块和数据采集单元可集成为可编程数采感应加热电源。

这种结构可编程数采感应加热电源集成后设备一体化、体积小、成本低，可以脱离上位机独立进行示温漆标定、使用携带、操作方便。

在此基础上，所述第一测温器和第二测温器均可采用温度传感器或红外测温器。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用感应加热、无电流，具有对标准试件几何尺寸、材料等参数要求低，损伤小，安全性高的优点；

(2)本实用新型测温装置少，至少只需两个测温器，同时，测温采用移动测量，一次加热即可完成标定，标定精度高，不会产生等温线漂移；

(3)本实用新型可以标定示温漆等温线处及其他所需位置的温度，应用范围广泛，易于推广使用。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提出的一种示温漆标定装置的结构示意图；

图2为本实用新型提出的支架的结构示意图；

图3为实施例4和5中示温漆标定装置的结构示意图；

图4为本实用新型提出的示温漆标定装置的控制布局图；

附图标记：

1-感应加热电源、2-感应加热线圈；

3-控制单元、301-PID控制模块、302-数据采集单元；

4-标准试件；

5-支架、501-底座、502-第一支杆、503-支柱、504-移动滑块、505-第二支杆、506-螺纹杆、507-引导杆、508-升降电机；

6-第一测温器、7-第二测温器；

8-可编程数采感应加热电源。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

实施例1

如图1和图4所示，一种示温漆标定装置，包括感应加热电源1、感应加热线圈2、控制单元3、标准试件4、支架5、至少一个第一测温器6和至少一个第二测温器7；

所述感应加热电源1与感应加热线圈2连接，所述感应加热电源1与控制单元3电连接，所述感应加热电源1分别为感应加热线圈2和控制单元3供电；

所述标准试件4的一端安装在支架5上作为非加热端且其另一端伸入感应加热线圈2中心作为加热端；

至少一个所述第一测温器6固定安装在支架5上，所述第一测温器6用于测量标准试件4加热端的温度并将温度信号传递给控制单元3形成加热闭环回路；

至少一个所述第二测温器7安装在支架5上并可沿标准试件4的长度方向移动，所述第二测温器7用于测量标准试件4的加热端到非加热端的温度并传递给控制单元3；

所述控制单元3控制感应加热电源1的输出功率和控制第二测温器7移动；

通过查询标准试件4上示温漆等温线在规划路径上的坐标的温度测量结果得到等温线对应的温度值。

这种结构，采用感应加热，对标准试件4损伤小，标准试件4上无电流，对标准试件4几何尺寸、材料等参数要求低、安全性高；移动测量，一次加热即可完成标定，标定精度高；而且，一次加热不会产生等温线漂移，可以标定等温线处及其他所需标定位置的温度。

具体地，所述控制单元3包括上位机和PID控制模块301，所述上位机与PID控制模块301通信连接；

所述上位机设定加热程序段用于设置期望温度值；

所述PID控制模块301接收来自上位机和第一测温器6的温度电信号并将温度电信号转换为温度数据形成反馈温度值，所述PID控制模块301根据反馈温度值与期望温度值的差值自动调节感应加热电源1的输出功率。

这种结构，通过上位机设定加热程序段并传输到PID控制模块301，PID控制模块301控制高频加热电源的输出功率，标准试件4一端***感应加热线圈2中，高频加热电源利用感应加热线圈2加热标准试件4的一端，第一测温器6将该端温度信号传递到PID控制模块301形成加热闭环回路。

具体地，所述控制单元3还包括与上位机通信连接的数据采集单元302，所述数据采集单元302用于将第二测温器7的温度电信号转换为温度数据并传递给上位机进行显示记录。

这种结构，待加热进入稳定状态后，上位机控制支架5上的可移动部分按照规划路径和速度进行移动，第二测温器7固定在支架5上的可移动部分上，支架5上的可移动部分带动第二测温器7从标准试件4一端移动到另一端，测量规划路径上的标准试件4温度并传输到上位机。

在此基础上，所述PID控制模块301形成反馈温度值的误差小于0.1％，所述PID控制模块301自动调节感应加热电源1输出功率的误差不大于0.1％。

这种结构保证标定装置的标定精度。

其中，高频感应加热电源1主要为感应加热线圈2提供电源，输出功率0-10KW，将标准试件4下端加热到1400℃以上。高频感应加热电源1可以根据接收到的PID控制模块301输出信号调节电源输出功率。高频感应加热电源1右侧面有安装感应加热线圈2的接口。

PID控制模块301是示温漆标定装置加热控制的中心，采用宇电AI-3956PX人工智能温度控制器，可以设置30个加热程序段，具有以太网功能，自带上位机，可以远程控制。PID加热控制模块与上位机进行数据交互，接收上位机设定加热程序段、温度测量点位K、温度测量长度L₀等设置参数和第一测温器6测量的标准试件4被加热端的温度电信号，并将温度电信号转换为温度数据形成反馈温度值，误差小于0.1％，然后利用内置PID控制模块301根据反馈温度值与加热程序段设置的期望温度的差值自动调节高频感应加热电源1的输出功率，控制误差不大于0.1％。PID控制模块301还用来控制支架5可移动部分的移动、停止的时间和移动速度，将温度数据传递到触摸屏和上位机进行显示存储。数据采集单元302采用高精度数据采集单元302，误差小于0.1％，用于将第二测温器7传递的温度电信号转换为温度数据并传递给上位机进行显示记录。

感应加热线圈2安装在高频感应加热电源1右侧面上，利用其输出功率加热标准试件4的一端。

标准试件4为按照HG-T 4562-2013喷涂示温漆的长方体金属板，长150-200mm，宽10-40mm，厚1-3mm，材料根据需要测试的示温漆选择普通不锈钢或高温不锈钢。标准试件4距离上端1.5-2cm横向中心处有直径1-1.2cm圆孔。标准试件4上端通过固定螺栓固定到第一支杆502左侧面中心位置，下端***感应加热线圈2中心进行感应加热。

标准试件4下端加热到示温漆标定温度后，由于热量向上端传递，会形成由下至上的温度场分布，标准试件4表面的漆膜会根据温度场分布发生不同的颜色变化。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，具体地，所述支架5包括底座501、第一支杆502、支柱503、移动滑块504、第二支杆505、螺纹杆506、引导杆507和升降电机508；

所述底座501、第一支杆502、移动滑块504和第二支杆505相互平行设置，所述支柱503垂直安装在底座501上，所述第一支杆502的一端和第二支杆505的一端与支柱503固定连接；

所述螺纹杆506和引导杆507相互平行的设置在第一支杆502和第二支杆505之间，所述升降电机508用于带动螺纹杆506转动，所述升降电机508安装在螺纹杆506靠近第二支杆505的一端，所述引导杆507用于引导移动滑块504移动，所述移动滑块504上开设有供螺纹杆506穿过的第一通孔和供引导杆507穿过的第二通孔，所述第一通孔内设置有与螺纹杆506的外螺纹相匹配的内螺纹。

这种结构主要用于固定感应加热线圈2、第一测温器6和第二测温器7，并带动第二测温器7移动测量标准试件4上的温度。

在此基础上，所述第一测温器6安装在第一支杆502远离支柱503的一端，所述第二测温器7安装在移动滑块504远离支柱503的一端，所述第二测温器7在移动滑块504的带动下沿螺纹杆506的长度方向移动。

在此基础上，所述升降电机508与上位机通信连接，升降电机508接收上位机发出的移动信号以控制螺纹杆506的转动速度，螺纹杆506转动带动移动滑块504的上升或下降。

这种结构，在接到PID控制模块301开始移动信号后，按照规划路径和速度带动第二测温器7从标准试件4加热端移动到另一端。

底座501为长15-20cm、宽10-15cm、高2-3cm的长方体，用来支撑移动滑块504，水平放置与工作台上，要保持移动滑块504处于水平。

支柱503为长3-5cm、宽2-3cm、高20-40cm的长方体。支柱503底部焊接在底座501上，前后端面距离底座501前后端面3cm以上，右端面距离底座501右端面1cm以上。支柱503正面距离底面100-150cm和250-300cm的横向中心有1-1.2cm螺纹孔，支柱503侧面距离底面100-150cm和250-300cm的横向中心有边长1-2cm的方形通孔。

第一支杆502为长2-3cm、宽2-3cm、高15-20cm的长方体。第一支杆502正面的纵向中心处有一个1-1.2cm圆形通孔，直径与支柱503上端螺纹孔相等，圆形通孔中心距离第一支杆502右端面的距离与支柱503上端螺纹孔中心距离支柱503右端面的距离相等。第一支杆502有段***支柱503上端方向通孔中通过固定螺栓进行固定。第一支杆502上端面距离右端面6-12cm和10-15cm的纵向中心处分别有直径1-2cm的圆形通孔，直径分别与螺纹杆506和引导杆507相同。第一支杆502左端面中心处有1-1.2cm螺纹孔，用来通过固定螺栓固定标准试件4。

第二支杆505为长10-15cm、宽2-3cm、高2-3cm的长方体。第二支杆505正面的纵向中心处有一个1-1.2cm圆形通孔，直径与支柱503下端螺纹孔相等，圆形通孔中心距离第二支杆505右端面的距离与支柱503上端螺纹孔中心距离支柱503右端面的距离相等。第二支杆505有段***支柱503下端方向通孔中通过固定螺栓进行固定。第二支杆505上端面距离右端面6-12cm和10-15cm的纵向中心处分别有直径1-2cm、深1cm的圆孔，并分别与第一支杆502上对应的圆形通孔同轴心、直径相同。第二支杆505左端面中心处有1-1.2cm螺纹孔，用来固定第二测温器7。

螺纹杆506为直径1-2cm、长180-230cm的螺纹圆杆。螺纹杆506通过第一支杆502左侧圆形通孔、移动滑块504左侧圆形通孔，***第二支杆505左侧圆孔。螺纹杆506正向或反向转动时会带动移动滑块504上升或下降。

引导杆507为直径1-2cm、长150-200cm的光滑圆杆。引导杆507通过第一支杆502右侧圆形通孔、移动滑块504右侧圆形通孔，***第二支杆505右侧圆孔。引导杆507用来引导移动滑块504上下移动，防止移动滑块504左右转动和晃动。

升降电机508用来按照上位机发出的移动信号以规划速度转动螺纹杆506，带动移动滑块504上升或下降。

移动滑块504为长8-15cm、宽2-3cm、高3-6cm的长方体。移动滑块504上端面距离右端面0.5-2cm和4.5-6cm的纵向中心处分别有直径1-2cm、深1cm的圆形通孔，并分别与第一支杆502上对应的圆形通孔直径相同、中心间距相同。移动滑块504左端面中心处有1-1.2cm螺纹孔，用来固定第一测温器6。

固定螺栓用来固定标准试件4、第一支杆502和第二支杆505，型号与固定螺纹孔一致。

实施例3

在实施例1和2的基础上，如图1、2、4所示，一种示温漆标定方法，以六变色示温漆，共五根等温线为例，采用所述的示温漆标定装置，包括以下步骤：

S1：示温漆标定装置接入电源；

S2：通过上位机控制支架5上的移动滑块504移动至最下方，记录第二测温器7在接触标准试件4的位置P₀，标记为0cm；；

S3：通过上位机设定示温漆标定加热程序段、温度测量点位位数为31个、温度测量长度15cm，并开始加热，上位机将加热程序段传输到PID控制模块301；

S4:PID控制模块301利用内部PID程序根据加热程序段和第一测温器6测量温度控制感应加热电源1的输出功率，感应加热电源1输出功率通过感应加热线圈2加热标准试件4；

S5：标准试件4下端温度升高并向上端传递，第一测温器6测量标准试件4下端温度并传递给PID控制模块301；

S6：第二测温器7测量与标准试件4接触点温度并传递给数据采集单元302，数据采集单元302将温度电信号转变为数字信号并传递到上位机，由上位机实时显示；

S7：当加热程序段执行完毕后，上位机记录温度数据D₁为629.31℃；

S8：上位机自动控制升降电机508从而带动第二测温器7向上移动0.5cm，等待5s后，上位机记录温度数据D₂为624.14℃；

S9：重复30次步骤S8；

S10：数据采集完毕后示温漆标定装置关闭；

S11：待标准试件4冷却后，测量示温漆等温线C₁、C₂、……、C₅与标准试件4左表面纵向中心线交点与P₀的距离为2.9cm、6.3cm、9.1cm、11.9cm、14.3cm；

S12：利用测量距离2.9cm、6.3cm、9.1cm、11.9cm、14.3cm，结合上位机温度记录数据629.31℃、624.14℃、619.41℃、616.47℃、613.53℃、610.59℃、607.65℃、604.71℃、601.76℃、598.57℃、595.00℃、591.43℃、587.86℃、584.29℃、580.71℃、575.71℃、570.36℃、565.00℃、559.64℃、554.29℃、549.17℃、545.00℃、540.83℃、536.67℃、532.50℃、528.33℃、524.17℃，计算示温漆等温线C₁、C₂、……、C₅指示的温度为620.03℃、600.11℃、580.09℃、550.13℃、530.05℃；

温度T_i的计算公式为：

j＝2×S_i

T_i＝D_j+(D_j+1-D_j)×(S_i-j×L₁)/L₁

T_i＝D_j+(D_j+1-D_j）×2×(S_i-0.5×j)

i＝1、2、……、5，j向下取整数；

说明：C₁、C₂、……、C₅为标记号，并没有实际数值。

S13：如需标准试件4左侧表面纵向中心线上其他位置的温度，测量该位置与点P₀(0cm)之间的距离，重复步骤S12中的公式计算即可。

实施例4

在实施例1、2或3的基础上，如图3所示，高频感应加热电源1、PID控制模块301、采集***可以集成为一个可编程数采感应加热电源8。可编程数采感应加热电源8集成后设备一体化、体积小、成本低，可以脱离上位机独立进行示温漆标定、使用携带、操作方便。

可编程数采感应加热电源8内部有高频感应加热电源1模块、PID控制模块301、数据采集单元302、触摸屏。可编程数采感应加热电源8左侧面有安装温度接口一、温度接口二、数据接口一、数据接口二，除温度接口二连接数据采集单元302，其他接口连接PID控制模块301，右侧面有安装感应加热线圈2的接口。

高频感应电源主要为感应加热线圈2提供电源，输出功率(0-10KW)根据PID控制模块301的控制信号调节，将标准试件4下端加热到1400℃以上。

PID控制模块301，采用宇电AI-3956PX人工智能温度控制器，可以设置30个加热程序段，具有以太网功能，自带上位机，可以远程控制。PID控制模块301与触摸屏设定和上位机软件进行数据交互，接收上位机软件设定加热程序段、温度测量点位K、温度测量长度L₀等设置参数。PID控制模块301利用第一测温器6测量的标准试件4被加热端的温度和加热程序段设置的期望温度形成反馈回路，误差小于0.1％，然后利用内置PID控制模块301控制高频感应电源模块的输出功率，控制误差不大于0.1％。PID控制模块301将第一测温器6和第二测温器7测量的温度数据传递到触摸屏和上位机进行显示存储。

触摸屏主要用来输入和存储加热程序段、温度测量点位K、温度测量长度L₀等设置参数，开始与停止加热程序，故障报警等，具有和PID控制模块301和上位机相同的功能。

标准试件4为按照HG-T 4562-2013喷涂示温漆的长方体金属板，长150-200mm，宽10-40mm，厚1-3mm，材料根据需要测试的示温漆选择普通不锈钢或高温不锈钢。标准试件4距离上端1.5-2cm横向中心处有直径1-1.2cm圆孔。标准试件4上端通过固定螺栓固定到传第一支杆502左侧面中心位置，下端***感应加热线圈2中心进行感应加热。标准试件4下端加热到示温漆标定温度后，由于热量向上端传递，会形成由下至上的温度场分布，标准试件4表面的漆膜会根据温度场分布发生不同的颜色变化。

第一测温器6采用I级K型热电偶，精度0.4，通过螺纹固定到第一支杆502中心位置，用来测量的标准试件4被加热端表面的温度，并传递给可编程数采感应加热电源8的PID控制模块301形成加热闭环回路。

第二测温器7采用I级K型热电偶，精度0.4，通过螺纹固定到移动滑块504，在移动滑块504带动下测量的标准试件4被热端到冷端表面的温度，并传递给可编程数采感应加热电源8的数据采集单元302。

实施例5

在实施例1、2或3的基础上，如图3所示，以六变色示温漆，共五根等温线为例，所述第一测温器6和第二测温器7均可采用温度传感器或红外测温器，红外测温为非接触测量、敏感度高、可靠性高、测温速度快、抗干扰能力强；

在考虑成本的前提下，优选的，第二测温器7可选用红外测温器。

第一测温器6采用温度传感器，为I级K型热电偶，精度0.4，通过螺纹固定到第一支杆502左侧面中心位置，用来测量的标准试件4被加热端表面的温度，并传递给可编程数采感应加热电源8PID控制模块301形成加热闭环回路。

第二测温器7采用高精度红外测温仪，精度0.4，具体型号根据示温漆的温度变化范围进行选取。第二测温器7通过螺纹固定到移动滑块504，在移动滑块504带动下测量的标准试件4被热端到冷端表面的温度，并传递给PID控制模块301。

1、示温漆标定装置使用过程：按照HG-T 4562-2013制备示温漆标准试件4；

2、将第一测温器6固定到第一支杆502左端；

3、将第二测温器7固定到移动滑块504上；

4、将感应加热线圈2安装到可编程数采感应加热电源8右侧面对应接口上；

5、将示温漆标准试件4下端***、感应加热线圈2中心，上端固定到第一支杆502左端，记录第二测温器7在接触标准试件4的位置P₀；

6、将第一测温器6的补偿线连接到可编程数采感应加热电源8左侧面温度接口一；

7、将第二测温器7的数据线连接到可编程数采感应加热电源8左侧面数据接口三；

8、将可编程数采感应加热电源8左侧面数据接口一连接到上位机；

9、将移动滑块504连接到可编程数采感应加热电源8左侧面数据接口二；

10、检查线路正常后，接通可编程数采感应加热电源8、移动滑块504的电源；

11、通过触摸屏或PID控制模块301的上位机控制移动滑块504的移动滑块504移动至最下方；

12、通过触摸屏或PID控制模块301的上位机设定示温漆标定加热程序段、移动速度v(1cm/s)，温度测量长度15cm，并点击开始加热；

13、PID控制模块301利用内部PID程序根据加热程序段设置的期望温度和第一测温器6测量的反馈温度控制高频感应加热电源1输出功率；

14、高频感应加热电源1输出功率通过感应加热线圈2加热标准试件4；

15、标准试件4下端温度升高并向上端传递；

16、第一测温器6测量标准试件4下端温度并传递给PID控制模块301

17、第二测温器7测量标准试件4温度并传递给PID控制模块301；

18、PID控制模块301将温度数据并传递到触摸屏和上位机，由触摸屏和上位机实时显示；

19、当加热程序段执行完毕后，触摸屏和上位机记录此时的时间t₀，可设为0s，并通过PID控制模块301自动控制移动滑块504以速度v带动第二测温器7向上移动距离15cm；

20、标定结束，示温漆标定装置关闭；

21、待标准试件4冷却后，测量示温漆等温线C₁、C₂、……、C₅与标准试件4左表面纵向中心线交点与P₀的距离2.9cm、6.3cm、9.1cm、11.9cm、14.3cm；

利用测量距离2.9cm、6.3cm、9.1cm、11.9cm、14.3cm计算对应的测量时间2.9s、6.3s、9.1s、11.9s、14.3s，再结合上位机温度记录的时间-温度数据T₁：D₁、T₂：D₂、……、T_n：D_n，计算示温漆等温线C₁、C₂、……、C₅指示的温度620.11℃、600.07℃、580.03℃、550.08℃、530.11℃；

22、测量时间t_i计算公式为：

Δt_i＝S_i/v(i＝1、2、……、5)

t_i＝t₀+Δt_i

上式中，S_i为2.9cm、6.3cm、9.1cm、11.9cm、14.3cm，v＝1cm/s，t₀＝0s，则t_i为2.9s、6.3s、9.1s、11.9s、14.3s。

(说明：C₁、C₂、……、C₅为标记号，并没有实际数值，时间-温度数据T₁：D₁、T₂：D₂、……、T_n：D_n太多，此处没有逐一列举)

23、如需标准试件4左表面纵向中心线上其他位置的温度，测量该位置与与P₀的距离，利用步骤22中的公式计算即可。

综上所述，示温漆标定装置中，通过上位机设定加热程序段并传输到PID控制模块301，PID控制模块301控制高频加热电源的输出功率，标准试件4一端***感应加热线圈2中，高频加热电源利用感应加热线圈2加热标准试件4的一端，第一测温器6将该端温度信号传递到PID控制模块301形成加热闭环回路。待加热进入稳定状态后，上位机控制移动滑块504按照规划路径和速度进行移动，第二测温器7固定在移动滑块504上，移动滑块504带动第二测温器7从标准试件4一端移动到另一端，测量规划路径上的标准试件4温度并传输到上位机。待加热结束、标准试件4冷却后，根据标准试件4上示温漆等温线在规划路径上的坐标通过查询温度测量结果即可得到等温线对应的温度值。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种示温漆标定装置，其特征在于，包括感应加热电源、感应加热线圈、控制单元、标准试件、支架、至少一个第一测温器和至少一个第二测温器；

所述感应加热电源与感应加热线圈连接，所述感应加热电源与控制单元电连接，所述感应加热电源分别为感应加热线圈和控制单元供电；

所述标准试件的一端安装在支架上作为非加热端且其另一端伸入感应加热线圈中心作为加热端；

至少一个所述第一测温器固定安装在支架上，所述第一测温器用于测量标准试件加热端的温度并将温度信号传递给控制单元形成加热闭环回路；

至少一个所述第二测温器安装在支架上并可沿标准试件的长度方向移动，所述第二测温器用于测量标准试件的加热端到非加热端的温度并传递给控制单元；

所述控制单元控制感应加热电源的输出功率和控制第二测温器移动；

通过查询标准试件上示温漆等温线在规划路径上的坐标的温度测量结果得到等温线对应的温度值。

2.根据权利要求1所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述控制单元包括上位机和PID控制模块，所述上位机与PID控制模块通信连接；

所述上位机设定加热程序段用于设置期望温度值；

所述PID控制模块接收来自上位机和第一测温器的温度电信号并将温度电信号转换为温度数据形成反馈温度值，所述PID控制模块根据反馈温度值与期望温度值的差值自动调节感应加热电源的输出功率。

3.根据权利要求2所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述控制单元还包括与上位机通信连接的数据采集单元，所述数据采集单元用于将第二测温器的温度电信号转换为温度数据并传递给上位机进行显示记录。

4.根据权利要求3所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述支架包括底座、第一支杆、支柱、移动滑块、第二支杆、螺纹杆、引导杆和升降电机；

所述底座、第一支杆、移动滑块和第二支杆相互平行设置，所述支柱垂直安装在底座上，所述第一支杆的一端和第二支杆的一端与支柱固定连接；

所述螺纹杆和引导杆相互平行的设置在第一支杆和第二支杆之间，所述升降电机用于带动螺纹杆转动，所述升降电机安装在螺纹杆靠近第二支杆的一端，所述引导杆用于引导移动滑块移动，所述移动滑块上开设有供螺纹杆穿过的第一通孔和供引导杆穿过的第二通孔，所述第一通孔内设置有与螺纹杆的外螺纹相匹配的内螺纹。

5.根据权利要求4所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述第一测温器安装在第一支杆远离支柱的一端，所述第二测温器安装在移动滑块远离支柱的一端，所述第二测温器在移动滑块的带动下沿螺纹杆的长度方向移动。

6.根据权利要求4所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述升降电机与上位机通信连接，升降电机接收上位机发出的移动信号以控制螺纹杆的转动速度，螺纹杆转动带动移动滑块的上升或下降。

7.根据权利要求2所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述PID控制模块形成反馈温度值的误差小于0.1%，所述PID控制模块自动调节感应加热电源输出功率的误差不大于0.1%。

8.根据权利要求3所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述感应加热电源、PID控制模块和数据采集单元可集成为可编程数采感应加热电源。

9.根据权利要求1所述的示温漆标定装置，其特征在于，所述第一测温器和第二测温器均可采用温度传感器或红外测温器。

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