感应加热真空熔化炉液相温场在线检测具体实施方案

 感应加热真空熔化炉液相温场在线检测具体实施方案

　一、光纤温度传感器的制作

　1、通常的制作方法 目前主要采用蓝宝石光纤进行高温的测量。蓝宝石为人工生长的的氧化铝(Al2O3),其热稳定性好,强度高,本质绝缘,耐腐蚀,熔点很高,可达2045℃, 在0114～615 μm波长段有良好的透光性,可与探测器的光谱响应范围匹配,是一种优良的近红外耐高温光学材料。蓝宝石单晶光纤既具有蓝宝石的优良性能又具有光波导的特点,是目前在高温环境下适用的光波导材料之一。蓝宝石光纤黑体腔目前主要有两种制作方法,一种是在蓝宝石单晶光纤的一端涂覆高发射率的感温介质陶瓷薄层,并经高温烧结形成微型光纤感温腔,这种感温介质必须要满足耐高温、稳定性好、且与蓝宝石单晶光纤基体结合牢固等一系列苛刻的要求。另一种是以蓝宝石单晶光纤为基体,在其一端溅射铱贵金属感温介质薄膜,构成体积微小的感温黑体腔(热传感头),为防止铱金属在高温下挥发,在腔外壁再蒸镀一层Al2O3保护膜。

　2、感应式真空熔化炉液相温场检测用高温黑体式 光纤温度传感器的制作 在蓝宝石光纤的测温端制作一个人工的黑体腔作为辐射源,典型的做法是采用经过稳定性处理的氧化锆,制作成一个长径比大于10的空腔,或者直接在蓝宝石光纤的表面镀铱膜,使其可视发射率接近于1,将其感受的温度以辐射能量的形式耦合到石英光纤,然后使用光电检测器件将信号转换为温度。

　配接光纤温度传感器的数据采集器的研制 包括信号调理电路、多通道转换电路、光电转换电路、信号存储处理电路等的设计和选型。 其中光电探测器选用硅PIN光电二极管与一个以FET为前端的宽带低噪声放大器混合集成的光电接收 组件。这种器件是一个包含小面积,小电容的光电二极管与高输入阻抗的场效应管前置放大器的组合体。其电容小,输入阻抗高,供电电压低,工作十分稳定可以大大降低热噪声。 数据采集器采用DSP技术,对信号进行滤波和相关检测,并实现数据的存储和处理等功能。

　二、研制温场检测所需可旋转运动的专用工装支 架、定位定点装置包括固定传感器的支架,可控旋转角度的运动机构,专用连接法兰等,保证传感器按温场检测要求方式布置,以及光纤本身的固定和连接并在进行快速温场检测运动时不被损坏。