权利要求

1.一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：包括设置在管式炉(1)内的测温机构和用于安装所述测温机构的定位调节机构，所述管式炉(1)的一端设置有伸入所述管式炉(1)内部的控温仪表(2);

所述定位调节机构包括设置在所述管式炉(1)另一端的定位块(3)和嵌设在所述定位块(3)内的旋转块(6)，所述定位块(3)上设置有第一测温管(4)，所述旋转块(6)上设置有第二测温管(7)，所述第一测温管(4)和所述第二测温管(7)均位于所述管式炉(1)内;

所述测温机构包括分别穿设在所述第一测温管(4)和所述第二测温管(7)内的多段式温度传感器，所述多段式温度传感器伸出所述定位块(3)的一端和伸出所述旋转块(6)的一端均连接有补偿导线(11)，所述补偿导线(11)与数据采集仪(12)连接。

2.按照权利要求1所述的一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：所述定位块(3)和所述旋转块(6)均为双层圆台结构，所述定位块(3)上开设有供旋转块(6)嵌设的安装孔(5)，所述安装孔(5)为圆形阶梯孔，所述定位块(3)的小径端与所述旋转块(6)的小径端均为靠近管式炉(1)的一端。

3.按照权利要求1所述的一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：所述多段式温度传感器包括五段式温度传感器(8)和三段式温度传感器(9)，所述五段式温度传感器(8)上均匀布设有五个热电偶(10)，所述三段式温度传感器(9)上均匀布设有三个热电偶(10)。

4.按照权利要求1所述的一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：所述第一测温管(4)和所述第二测温管(7)呈梅花状布设在管式炉(1)内。

5.一种利用如权利要求1所述管式电阻炉有效加热区测试装置对管式电阻炉进行有效加热区测试的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、安装测温机构：

步骤101、安装定位调节机构：在管式炉(1)的一端插入控温仪表(2)，然后在管式炉(1)的另一端安装定位块(3)，并将旋转块(6)安装在定位块(3)上，使得第一测温管(4)和第二测温管(7)伸入管式炉(1)内;

步骤102、确定多段式温度传感器的类型：根据管式炉(1)的长度，选择五段式温度传感器(8)或三段式温度传感器(9)，然后将五段式温度传感器(8)或三段式温度传感器(9)分别插入第一测温管(4)和第二测温管(7)中，并通过补偿导线(11)连接数据采集仪(12)与五段式温度传感器(8)或三段式温度传感器(9);

步骤二、进行有效加热区测试：

步骤201、进行预加热工作：在所述控温仪表(2)上设置测试温度，使管式炉(1)内开始升温至测试温度，然后持续保温30分钟，使得管式炉(1)内的温度达到热稳定状态;

步骤202、第一次温度值采集：通过五段式温度传感器(8)和三段式温度传感器(9)采集管式炉(1)内的温度，然后将采集到的第一集合温度值传输给数据采集仪(12);

步骤203、第二次温度值采集：将旋转块(6)旋转180度后，再次通过五段式温度传感器(8)和三段式温度传感器(9)采集管式炉(1)内的温度，然后将采集到的第二集合温度值传输给数据采集仪(12);

步骤三、确定管式炉均温区：

步骤301、确定温度均匀性：根据公式Δθ+=max{timax-ti0}，计算得到i组管式炉(1)内的炉温均匀性最大值Δθ+，并根据公式Δθ-=min{timin-ti0}，计算得到i组管式炉(1)内的炉温均匀性最小值Δθ-;

其中，ti0为第i次采集测量区几何中心位置传感器温度测量值，timax为第i次采集除测量区几何中心位置外各测试点温度最大值，timin为第i次采集除测量区几何中心位置外各测试点温度最小值，i为正整数;

步骤302、确定温度稳定度：根据公式Δδ=max{t’imax-t’imin}，计算得到i组管式炉(1)内的温度稳定度Δδ;

其中，t’imax为第i次采集各测试点的温度最大值，t’imin为第i次采集各测试点的温度最小值。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：数据采集仪(12)采集第一集合温度值和第二集合温度值时均至少持续采集15分钟，且采集频率为每分钟一次;

步骤203中，旋转所述旋转块(6)后，需等待5分钟至管式炉(1)内的温度达到热稳定状态后，再进行数据采集工作。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于管式炉测试技术领域，具体涉及一种管式电阻炉有效加热区测试装置及测试方法。

背景技术

[0002]管式电阻炉是材料性能分析、热处理工艺过程重要加热设备，广泛应用于科研院所、高校、企业生产线上，但目前存在校准方法不统一、标准的校准方法缺失等问题，无法保证管式电阻炉温度量值的准确溯源，严重影响了材料质量控制过程和材料性能分析检测。

[0003]现有的热电偶检定炉温度场测试技术，主要用于热电偶的校准，技术指标要求比较高，不适用于常规工作用的管式电阻炉的校准，该方法需要用两根标准热电偶作为标准器，通过人工拖拽的方式测量温度场，使得炉内校准位置无法精确控制，具有校准时间长、效率低、能耗高等问题;而且需要用到零度恒温器和转换开关等难以携带的装置，不便于现场校准;也不能同时测量整个温场的场温度分布情况，故反应的温场情况不真实;且测试温度点为定值1000摄氏度，测试温度较为单一，难以覆盖管式电阻炉所设计的300至1200摄氏度温度范围。

[0004]因此，缺少一种设计合理的管式炉测试装置，解决管式炉有效加热区难以测试的问题。

发明内容

[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种管式电阻炉有效加热区测试装置，通过设置测温机构，便于直接测试管式炉内的温度，通过设置多段式温度传感器，便于分别同时测试管式炉内不同位置的实时温度值，从而有利于获得真实有效的测试数据，便于推广使用。

[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：包括设置在管式炉内的测温机构和用于安装所述测温机构的定位调节机构，所述管式炉的一端设置有伸入所述管式炉内部的控温仪表;

[0007]所述定位调节机构包括设置在所述管式炉另一端的定位块和嵌设在所述定位块内的旋转块，所述定位块上设置有第一测温管，所述旋转块上设置有第二测温管，所述第一测温管和所述第二测温管均位于所述管式炉内;

[0008]所述测温机构包括分别穿设在所述第一测温管和所述第二测温管内的多段式温度传感器，所述多段式温度传感器伸出所述定位块的一端和伸出所述旋转块的一端均连接有补偿导线，所述补偿导线与数据采集仪连接。

[0009]上述的一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：所述定位块和所述旋转块均为双层圆台结构，所述定位块上开设有供旋转块嵌设的安装孔，所述安装孔为圆形阶梯孔，所述定位块的小径端与所述旋转块的小径端均为靠近管式炉的一端。

[0010]上述的一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：所述多段式温度传感器包括五段式温度传感器和三段式温度传感器，所述五段式温度传感器上均匀布设有五个热电偶，所述三段式温度传感器上均匀布设有三个热电偶。

[0011]上述的一种管式电阻炉有效加热区测试装置，其特征在于：所述第一测温管和所述第二测温管呈梅花状布设在管式炉内。

[0012]同时，本发明还公开了一种管式电阻炉有效加热区测试方法，步骤简单、操作便捷，采用多段式温度传感器进行分区域测试，便于技术人员确定管式炉内温度的均匀性，从而确定管式炉的均温区，测试效果好，其特征在于，该方法包括以下步骤：

[0013]步骤一、安装测温机构：

[0014]步骤101、安装定位调节机构：在管式炉的一端插入控温仪表，然后在管式炉的另一端安装定位块，并将旋转块安装在定位块上，使得第一测温管和第二测温管伸入管式炉内;

[0015]步骤102、确定多段式温度传感器的类型：根据管式炉的长度，选择五段式温度传感器或三段式温度传感器，然后将五段式温度传感器或三段式温度传感器分别插入第一测温管和第二测温管中，并通过补偿导线连接数据采集仪与五段式温度传感器或三段式温度传感器;

[0016]步骤二、进行有效加热区测试：

[0017]步骤201、进行预加热工作：在所述控温仪表上设置测试温度，使管式炉内开始升温至测试温度，然后持续保温30分钟，使得管式炉内的温度达到热稳定状态;

[0018]步骤202、第一次温度值采集：通过五段式温度传感器和三段式温度传感器采集管式炉内的温度，然后将采集到的第一集合温度值传输给数据采集仪;

[0019]步骤203、第二次温度值采集：将旋转块旋转180度后，再次通过五段式温度传感器和三段式温度传感器采集管式炉内的温度，然后将采集到的第二集合温度值传输给数据采集仪;

[0020]步骤三、确定管式炉均温区：

[0021]步骤301、确定温度均匀性：根据公式Δθ+=max{timax-ti0}，计算得到i组管式炉内的炉温均匀性最大值Δθ+，并根据公式Δθ-=min{timin-ti0}，计算得到i组管式炉内的炉温均匀性最小值Δθ-;

[0022]其中，ti0为第i次采集测量区几何中心位置传感器温度测量值，timax为第i次采集除测量区几何中心位置外各测试点温度最大值，timin为第i次采集除测量区几何中心位置外各测试点温度最小值，i为正整数;

[0023]步骤302、确定温度稳定度：根据公式Δδ=max{t′imax-t′imin}，计算得到i组管式炉内的温度稳定度Δδ;

[0024]其中，t′imax为第i次采集各测试点的温度最大值，t′imin为第i次采集各测试点的温度最小值。

[0025]上述的一种方法，其特征在于：数据采集仪采集第一集合温度值和第二集合温度值时均至少持续采集15分钟，且采集频率为每分钟一次;

[0026]步骤203中，旋转所述旋转块后，需等待5分钟至管式炉内的温度达到热稳定状态后，再进行数据采集工作。

[0027]本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0028]1、本发明通过设置定位调节机构，便于将第一测温管和第二测温管安装在管式炉内，通过设置测温机构，便于直接测试管式炉内的温度，通过设置多段式温度传感器，便于分别同时测试管式炉内不同位置的实时温度值，从而有利于获得真实有效的测试数据，测试效果好，且热电偶的体积小，通过设置多个热电偶在多段式温度传感器上呈直线排布，使得定位准确，测量结果可靠。

[0029]2、本发明通过设置数据采集仪，便于分别采集管式炉内不同位置的实时温度值，从而便于技术人员通过分析各个温度值得出该管式炉有效加热区的范围，测试效果可靠稳定，便于推广使用。

[0030]3、本发明方法步骤简单，操作便捷，采用多段式温度传感器进行分区域测试，便于对管式炉内部的不同位置进行有效加热区测试，测试时，通过旋转旋转块，便于交换位于中心的第二测温管和位于边缘的第二测温管的位置，即采用交换法减小系统误差，通过计算管式炉中心和边缘的温度差值，使得技术人员能够确定管式炉内温度的均匀性和稳定度，从而确定管式炉的均温区，便于推广使用。

[0031]4、本发明还能通过设置多段式温度传感器，将管式炉内的温度场划分为前中后等多个区间，分别采集不同区间内在额定温度设置下的实时温度值，便于更加精确地确定管式炉在实际使用时，其内部前中后等不同区间的实时温度，进而便于技术人员后续将试验材料放置在所需的温度区间内，便于减小后续操作的误差。

[0032]综上所述，本发明所采用的管式电阻炉有效加热区测试装置，通过设置测温机构，便于直接测试管式炉内的温度，通过设置多段式温度传感器，便于分别同时测试管式炉内不同位置的实时温度值，从而有利于获得真实有效的测试数据;所采用的测试方法步骤简单、操作便捷，采用多段式温度传感器进行分区域测试，便于技术人员确定管式炉内温度的均匀性，从而确定管式炉的均温区，测试效果好。

[0033]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0034]图1为本发明的结构示意图。

[0035]图2为本发明定位块的结构示意图。

[0036]图3为本发明旋转块的结构示意图。

[0037]图4为本发明定位块和旋转块的组合关系示意图。

[0038]图5为本发明的方法流程框图。

[0039]附图标记说明：

[0040]1—管式炉;2—控温仪表;3—定位块;

[0041]4—第一测温管;5—安装孔;6—旋转块;

[0042]7—第二测温管;8—五段式温度传感器;9—三段式温度传感器;

[0043]10—热电偶;11—补偿导线;12—数据采集仪。

具体实施方式

[0044]如图1至图4所示，本发明的一种管式电阻炉有效加热区测试装置，包括设置在管式炉1内的测温机构和用于安装所述测温机构的定位调节机构，所述管式炉1的一端设置有伸入所述管式炉1内部的控温仪表2。

[0045]所述定位调节机构包括设置在所述管式炉1另一端的定位块3和嵌设在所述定位块3内的旋转块6，所述定位块3上设置有第一测温管4，所述旋转块6上设置有第二测温管7，所述第一测温管4和所述第二测温管7均位于所述管式炉1内。

[0046]所述测温机构包括分别穿设在所述第一测温管4和所述第二测温管7内的多段式温度传感器，所述多段式温度传感器伸出所述定位块3的一端和伸出所述旋转块6的一端均连接有补偿导线11，所述补偿导线11与数据采集仪12连接。

[0047]本发明使用时，通过设置定位调节机构，便于将第一测温管4和第二测温管7安装在管式炉1内，通过设置测温机构，便于直接测试管式炉1内的温度，通过设置多段式温度传感器，便于分别同时测试管式炉1内不同位置的实时温度值，从而有利于获得真实有效的测试数据，测试效果好;通过设置数据采集仪12，便于分别采集管式炉1内不同位置的实时温度值，从而便于技术人员通过分析各个温度值得出该管式炉1有效加热区的范围，测试效果可靠稳定。

[0048]如图2和图3所示，本实施例中，所述定位块3和所述旋转块6均为双层圆台结构，所述定位块3上开设有供旋转块6嵌设的安装孔5，所述安装孔5为圆形阶梯孔，所述定位块3的小径端与所述旋转块6的小径端均为靠近管式炉1的一端。

[0049]本发明中的双层圆台结构包括直径不同的两个第一圆柱体，第一小径圆柱体与第一测温管4连接，第一大径圆柱体位于第一小径圆柱体远离第一测温管4的一面上;旋转块6包括直径不同的两个第二圆柱体，第二小径圆柱体与第二测温管7连接，第二大径圆柱体位于第二小径圆柱体远离第二测温管7的一面上;定位块3的内部开设有与旋转块6的外径相适应的安装孔5，便于在定位块3上嵌设旋转块6，从而使得旋转块6既能在定位块3内实现自转，又能避免旋转块6在旋转过程中从定位块3中掉入管式炉1内。

[0050]本实施例中，所述多段式温度传感器包括五段式温度传感器8和三段式温度传感器9，所述五段式温度传感器8上均匀布设有五个热电偶10，所述三段式温度传感器9上均匀布设有三个热电偶10。

[0051]实际使用时，通过设置五段式温度传感器8和三段式温度传感器9，便于同时采集该长度范围内多点位处的温度，将五段式温度传感器8和三段式温度传感器9分别插入第一测温管4和第二测温管7中，使得第一测温管4和第二测温管7能采集到不同点位的实时温度值，从而便于技术人员根据第一测温管4和第二测温管7在管式炉1内的位置准确判断管式炉1的均温区，且热电偶的体积小，通过设置多个热电偶在多段式温度传感器上呈直线排布，使得定位准确，测量结果可靠。

[0052]需要说明的是，多个热电偶10均从五段式温度传感器8和三段式温度传感器9的端部向中部沿长度方向均匀排布。

[0053]本实施例中，所述第一测温管4和所述第二测温管7呈梅花状布设在管式炉1内。

[0054]如图4所示，第一测温管4的数量至少为三个，第二测温管7的数量至少为两个;初始状态时，其中一个第二测温管7位于定位块3的中心位置，另一个第二测温管7和三个第一测温管4周向布设在定位块3上，便于更加全面的探测管式炉1内各个位置的实时温度值。

[0055]如图5所示的一种管式电阻炉有效加热区测试方法，包括以下步骤：

[0056]步骤一、安装测温机构：

[0057]步骤101、安装定位调节机构：在管式炉1的一端插入控温仪表2，然后在管式炉1的另一端安装定位块3，并将旋转块6安装在定位块3上，使得第一测温管4和第二测温管7伸入管式炉1内。

[0058]步骤102、确定多段式温度传感器的类型：根据管式炉1的长度，选择五段式温度传感器8或三段式温度传感器9，然后将五段式温度传感器8或三段式温度传感器9分别插入第一测温管4和第二测温管7中，并通过补偿导线11连接数据采集仪12与五段式温度传感器8或三段式温度传感器9。

[0059]步骤二、进行有效加热区测试：

[0060]步骤201、进行预加热工作：在所述控温仪表2上设置测试温度，使管式炉1内开始升温至测试温度，然后持续保温30分钟，使得管式炉1内的温度达到热稳定状态。

[0061]步骤202、第一次温度值采集：通过五段式温度传感器8和三段式温度传感器9采集管式炉1内的温度，然后将采集到的第一集合温度值传输给数据采集仪12。

[0062]步骤203、第二次温度值采集：将旋转块6旋转180度后，再次通过五段式温度传感器8和三段式温度传感器9采集管式炉1内的温度，然后将采集到的第二集合温度值传输给数据采集仪12。

[0063]实际试验时，旋转所述旋转块6后，需等待5分钟至管式炉1内的温度达到热稳定状态后，再进行数据采集工作;且初始状态下，旋转块6上的任意一个第二测温管7位于定位块3的中心位置，旋转180后，需使旋转块6上的另一个第二测温管7位于定位块3的中心位置。通过将旋转块6旋转180度，便于交换位于中心的第二测温管7和位于边缘的第二测温管7的位置，即采用交换法减小系统误差。

[0064]步骤三、确定管式炉均温区：

[0065]步骤301、确定温度均匀性：根据公式Δθ+=max{timax-ti0}，计算得到管式炉1内的炉温均匀性最大值Δθ+，并根据公式Δθ-=min{timin-ti0}，计算得到管式炉1内的炉温均匀性最小值Δθ-。

[0066]其中，ti0为第i次采集测量区几何中心位置传感器温度测量值，timax为第i次采集除测量区几何中心位置外各测试点温度最大值，timin为第i次采集除测量区几何中心位置外各测试点温度最小值。

[0067]步骤302、确定温度稳定度：根据公式Δδ=max{t′imax-t′imin}，计算得到管式炉1内的温度稳定度Δδ;其中，t′imax为第i次采集各测试点的温度最大值，t′imin为第i次采集各测试点的温度最小值。

[0068]本实施例中，数据采集仪12采集第一集合温度值和第二集合温度值时均至少持续采集15分钟，且采集频率为每分钟一次;即第一集合温度值和第二集合温度值均各自包括至少15组温度值，每组温度值均包括各个热电偶10所采集到的实时温度值，用于步骤三的计算。

[0069]实际使用时，当第一测温管4内插入五段式温度传感器8，第二测温管7内插入三段式温度传感器9时，五段式温度传感器8的数量至少为两个，三段式温度传感器9的数量至少为三个，则每组温度值至少包括19个温度值;当第一测温管4和第二测温管7内均插入三段式温度传感器9时，三段式温度传感器9的数量至少为五个，则每组温度值至少包括15个温度值;当第一测温管4和第二测温管7内均插入五段式温度传感器8时，五段式温度传感器8的数量至少为五个，则每组温度值至少包括25个温度值。

[0070]实际使用时，通过多段式温度传感器对管式炉1内的上、下、左、右四个位置均进行温度值采集，并记录多段式温度传感器每分钟采集中的最大温度值、最小温度值、以及几何中心处的温度值来计算该时刻管式炉1的瞬时温度均匀性，取30分钟内管式炉1的瞬时温度均匀性的最大值和最小值来计算管式炉1的温度均匀性。

[0071]本发明采用多段式温度传感器进行分区域测试，便于对管式炉1内部的不同位置进行有效加热区测试，测试时，通过旋转旋转块6，使得多段式温度传感器能周向采集管式炉1内部的温度，通过计算管式炉1中心和边缘的温度差值，使得技术人员能够确定管式炉1内温度的均匀性和稳定度，从而准确快速地确定管式炉1的均温区。

[0072]同时，本发明还能通过设置多段式温度传感器，将管式炉1内的温度场划分为前中后等多个区间，分别采集不同区间内在额定温度设置下的实时温度值，便于更加精确地确定管式炉1在实际使用时，其内部前中后等不同区间的实时温度，进而便于技术人员后续将试验材料放置在所需的温度区间内，便于减小后续操作的误差。

[0073]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

说明书附图(5)