一种具有光学测量通道的高温电炉的制作方法

本发明是一种具有光学测量通道的高温电炉，属于测量技术领域。

背景技术：

传统高温力学性能测试中测量材料弹性模量和泊松比时，一般采用接触式测量方式，接触式方法是采用引伸杆及端部刀口与试样相接触的引伸计来测试试样高温区内的变形，不论是采用双边测量引伸杆或单边侧插式引伸计，都必须以接触方式进行测量。这种方式的主要缺点在于：

1.由于在测量材料变形时需要将引伸杆接触到试样接触，所以要在高温炉上开口，将引伸杆伸入，这会影响炉子的温度均匀性，影响测量结果；

2.高温下引伸杆材料难以解决，并且端部刀口设计制造困难；

3.装卸很麻烦，很容易带来人为的安装误差。

基于以上接触引伸计在测量材料弹性模量和泊松比时的问题，所以采用新型光电技术及数字处理技术的非接触式测量成为一个方向。非接触式测量使用光学测量技术，无需在高温炉上开口以伸进引伸杆，所以，高温炉的温度均匀性比较好，但光学方法观察试验需要有一个较大和良好透光性的观察窗，观察窗的设计要保证高温炉整体的保温性和均匀性，所以设计一种温度使用范围更广、温场均匀度好的高温电炉是实施光电非接触式测量的关键。

技术实现要素：

本发明的目的正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种具有光学测量通道的高温电炉，其目的是完成航空发动机材料在高温电炉中进行的变形测量，该种测量采用非接触式测量技术。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种具有光学测量通道的高温电炉，该电炉的功率为.5kW，保温时为1.2kW,保温后炉内温度波动度为±2℃以内，测量时，该电炉悬挂于材料试验机上，其特征在于：该电炉为双半圆柱的对开式结构，该电炉的炉壳的外形尺寸为φ380×高380mm，该电炉的炉管(1)的尺寸为内径150mm×高300mm，炉管(1)的材料为高纯三氧化二铝制陶瓷，三氧化二铝的纯度达90％以上，在炉管(1)的内壁的凹槽(2)内嵌装加热用铁铬铝电阻丝(3)，铁铬铝电阻丝的外径为1.5mm，绕成外径为9mm的螺旋结构，该铁铬铝电阻丝(3)的工作温度达1300℃以上，炉管(1)内壁上铁铬铝电阻丝(3)分上、中、下三个加热段，作为均温区的中间加热段(4)位于炉管(1)中心处上、下高度50mm，该中间加热段(4)上插装有三支K型热电偶进行电炉温度的测量，该上、中、下三个加热段通过人机界面系统进行数字式智能型控温，控温精度达0.2级，显示灵敏度为0.1℃，中间加热段(4)内的温度梯度达3℃以内；

在电炉的一个半圆柱炉壁中间开有一个正方形的通孔(5)作为光测通道，该正方形的通孔(5)的尺寸为120mm×120mm，在该通孔(5)周边的炉壁上铺贴耐火度达1600℃的真空成型的氧化铝纤维毡(6)并形成层状结构，将一块厚度为8mm×宽140mm×高140mm的光学级石英玻璃(7)安装在氧化铝纤维毡(6)形成的层状结构的开口上，使石英玻璃(7)的中心线与通孔5)的中心线重合并与电炉中心点相交，石英玻璃(7)的外表面到电炉中心点的距离为200mm，另外，在石英玻璃(7)的压板上通过管路(8)形成自动循环水冷却以避免石英玻璃(7)外表面烫伤测试人员。

该种具有光学测量通道的高温电炉中，作为光学通道的通孔(5)中可避免干扰光线进入，氧化铝纤维毡(6)具有极佳的低导热性能，可防止传导散热至石英玻璃(7)上。

附图说明

图1为本发明所述高温电炉的整体外形结构示意图

图2为本发明所述高温电炉的一个半圆柱内部的结构示意图

图3为本发明所述高温电炉的炉管的结构示意图

图4为本发明所述高温电炉的观察窗的结构示意图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

参见附图1～4所示，该种具有光学测量通道的高温电炉，该电炉的功率为.5kW，保温时为1.2kW,保温后炉内温度波动度为±2℃以内，测量时，该电炉悬挂于材料试验机上，该电炉为双半圆柱的对开式结构，该电炉的炉壳的外形尺寸为φ380×高380mm，该电炉的炉管1的尺寸为内径150mm×高300mm，炉管1的材料为高纯三氧化二铝制陶瓷，三氧化二铝的纯度达90％以上，高纯度的三氧化二铝对炉内电阴丝的电绝缘及化学稳定性都非常有效，可确保电炉长期稳定工作，在炉管1的内壁的凹槽2内嵌装加热用铁铬铝电阻丝3，电阻丝3的总长为300mm，铁铬铝电阻丝的外径为1.5mm，绕成外径为9mm的螺旋结构，该铁铬铝电阻丝3的工作温度达1300℃以上，可稳定工作在1000℃状态下，炉管1内壁上铁铬铝电阻丝3分上、中、下三个加热段，作为均温区的中间加热段4位于炉管1中心处上、下高度50mm，该中间加热段4上插装有三支K型热电偶进行电炉温度的测量，该上、中、下三个加热段通过人机界面系统进行数字式智能型控温，电炉温度控制采用嵌入式低功耗CPU为核心，ARMCPU，主频400MHz，一体化触摸屏的分辨率为1024×1024，可达65535真色彩，而功耗仅为5W，内存64M，全中文界面，可实时监控温度，显示测温、控温曲线，具有曲线保存、调用功能，可储存100多组曲线，并可人为设置异常数据报警及保护功能，工作和储存温度可高达60℃以上，防护等级1P65，抗干扰能力达到工业三级，控温精度达0.2级，显示灵敏度为0.1℃，中间加热段4内的温度梯度达3℃以内；

在电炉的一个半圆柱炉壁中间开有一个正方形的通孔5作为光测通道，该正方形的通孔5的尺寸为120mm×120mm，在该通孔5周边的炉壁上铺贴耐火度达1600℃的真空成型的氧化铝纤维毡6并形成层状结构，该层状结构的内侧为纯白色，这样既可形成良好的保温层，又可防止光学干扰，将一块厚度为8mm×宽140mm×高140mm的光学级石英玻璃7安装在氧化铝纤维毡6形成的层状结构的开口上，使石英玻璃7的中心线与通孔5的中心线重合并与电炉中心点相交，石英玻璃7的外表面到电炉中心点的距离为200mm，另外，在石英玻璃7的压板上通过管路8形成自动循环水冷却以避免石英玻璃7外表面烫伤测试人员。