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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- HIE-Ⅱ型便攜式粉體材料紅外發(fā)射性能測試系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 紅外發(fā)射率是表征材料紅外性能的重要指標(biāo)，目前國內(nèi)外已有的紅外測試儀價(jià)格昂貴、體積龐大、操作過程復(fù)雜、維護(hù)成本高，且僅適合于科研院所及大專院校使用。本發(fā)明通過對(duì)礦物粉體材料紅外輻射性能測試技術(shù)、測試原理、測試方法研究，通過儀器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及測試軟件開發(fā)等，在國內(nèi)外率先開發(fā)了一款可滿足工礦企業(yè)對(duì)材料紅外發(fā)射性能現(xiàn)場測量的便攜式紅外測試儀。
- 詳細(xì)介紹：
- 此測試系統(tǒng)是材料研究者和產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)人員以及工礦企業(yè)的必備測試設(shè)備。具有體積小、造價(jià)低、操作簡單、測試結(jié)果準(zhǔn)確、軟件智能化監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)。 儀器結(jié)構(gòu) 該測試儀由加熱單元、測試單元、數(shù)顯單元組成。樣品室由導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成，可保證被測樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品在等溫條件下實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射能量的測量；加熱單元可對(duì)粉體樣品進(jìn)行可編程等溫勻速加熱；測量單元可采集相同溫度下粉體材料的紅外輻射能量或溫度信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大及信號(hào)轉(zhuǎn)換；數(shù)顯單元可通過軟件對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行分析處理及顯示。 技術(shù)特點(diǎn) （1）測試系統(tǒng)采用紅外測溫技術(shù) 測試單元由紅外探測器采集粉體材料紅外輻射能量，經(jīng)濾光片濾除非1-20μm遠(yuǎn)紅外波段的雜波，半導(dǎo)體紅外敏感元件將因電子躍遷產(chǎn)生的光電流放大并輸出，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換得到紅外輻射能量。 （2）加熱系統(tǒng)采用人工智能控溫技術(shù) 被加熱的粉體材料會(huì)輻射4-14μm遠(yuǎn)紅外線，采用金屬導(dǎo)熱材料制作的樣品室可將由熱源發(fā)出的熱量迅速傳遞至樣品，同時(shí)還可使樣品臺(tái)處于等溫且溫度均勻環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了等溫、恒溫的PID人工智能控制。 （3）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù) 計(jì)算機(jī)程序監(jiān)控系統(tǒng)的測試過程，分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 主要應(yīng)用領(lǐng)域 本測試儀主要應(yīng)用于工礦企業(yè)現(xiàn)場測量粉體材料的紅外發(fā)射率，定量表征粉體材料的紅外發(fā)射性能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 紅外發(fā)射率是表征材料紅外性能的重要指標(biāo)，目前國內(nèi)外已有的紅外測試儀價(jià)格昂貴，體積龐大，操作過程復(fù)雜，僅適合于科研院所及大專院校使用。本發(fā)明設(shè)計(jì)一款可滿足工礦企業(yè)現(xiàn)場測試的便攜式紅外測試儀，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的測試目的。該測試裝置具有體積小、造價(jià)低、操作簡單、測試結(jié)果準(zhǔn)確、軟件智能化監(jiān)控的特點(diǎn)。 該測試系統(tǒng)采用紅外發(fā)射能量-傳感器法測試粉體材料紅外發(fā)射率，其設(shè)計(jì)思路為：假設(shè)粉體樣品的初始溫度T相同，因此輻射率ε大的粉體樣品依Wt=εσT4公式，輻射出的能量就大，投射到吸收體的能量就大，轉(zhuǎn)化為吸收體的溫度就高。本測試裝置基于被測試粉體樣品紅外輻射強(qiáng)度與其表面溫度的關(guān)系，測試粉體樣品的紅外發(fā)射率。 創(chuàng)新點(diǎn) （1）測試方法采用紅外發(fā)射能量-傳感器法； （2）實(shí)現(xiàn)軟件智能化監(jiān)控測試過程及數(shù)據(jù)結(jié)果分析； （3）測試裝置便攜，造價(jià)低、操作簡單，適于工礦企業(yè)現(xiàn)場測量。 關(guān)鍵技術(shù) （1）紅外溫度測試技術(shù)； （2）人工智能控溫技術(shù)； （3）系統(tǒng)軟件監(jiān)控技術(shù)。 主要技術(shù)指標(biāo) 電源：AC220； 功耗：800W； 加熱溫度：20-120℃；準(zhǔn)確度：±0.1-±0.3；
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前國內(nèi)外在對(duì)材料的紅外輻射性能進(jìn)行測試時(shí)，其紅外探測器主要采用熱釋電探測器、光伏探測器、光發(fā)射-Schottky勢壘探測器、量子阱探測器等，這些探測器測試原理復(fù)雜、測試條件苛刻、體積龐大；而本發(fā)明設(shè)計(jì)的測試裝置采用的測試單元由紅外探測器采集粉體材料紅外輻射能量，經(jīng)濾光片濾除非1-20μm遠(yuǎn)紅外波段的雜波，半導(dǎo)體紅外敏感元件將因電子躍遷產(chǎn)生的光電流放大并輸出，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換得到紅外輻射能量。 已有的紅外測試儀的加熱系統(tǒng)大多采用黑體爐，由于其功率大，帶來的弊端是恒溫及升溫速度難以控制，因而會(huì)影響測試系統(tǒng)的測量精度；而本發(fā)明的測試裝置采用金屬導(dǎo)熱材料制作的樣品室可將由加熱棒發(fā)出的熱量迅速傳遞至樣品，同時(shí)還可使樣品臺(tái)處于等溫且溫度均勻環(huán)境。可實(shí)現(xiàn)等溫、恒溫的AI人工智能控制。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 中國計(jì)量院標(biāo)定結(jié)果（標(biāo)準(zhǔn)樣品） 儀器配件熱電阻檢測報(bào)告 用戶報(bào)告
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、操作錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢 該測試裝置具有便攜、造價(jià)低、操作簡單、測試結(jié)果準(zhǔn)確、軟件智能化監(jiān)控測試過程和數(shù)據(jù)分析等特點(diǎn)，可滿足工礦企業(yè)現(xiàn)場快速準(zhǔn)確的對(duì)天然礦物的紅外發(fā)射性能的測試和表征。 適應(yīng)范圍及推廣前景 作品通過對(duì)礦物材料紅外性能測試技術(shù)研究，開發(fā)了粉體材料紅外輻射性能測試裝置及測試系統(tǒng)軟件，該儀器可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的紅外發(fā)射率測試和表征。該儀器的開發(fā)為礦物粉體材料紅外發(fā)射性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法提供準(zhǔn)確技術(shù)數(shù)據(jù)。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測 粉體材料紅外發(fā)射性能測試儀不僅是材料性能測試分析儀器，還可應(yīng)用于其它無機(jī)非金屬礦物材料紅外性能測試和表征，是材料研究者和產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)人員及高等學(xué)校教學(xué)的必備測試設(shè)備，因而具有廣闊的消費(fèi)市場。如果粉體材料紅外發(fā)射性能測試系統(tǒng)按每臺(tái)8萬元計(jì)算，全國數(shù)千家工礦企業(yè)每年有50個(gè)單位購買該設(shè)備，則每年可創(chuàng)收400萬，而由此產(chǎn)生的附加經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更大。
同類課題研究水平概述
- 最早，國內(nèi)測量材料的紅外發(fā)射率主要使用中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的IRE-1型紅外輻射測量儀。此儀器測量精度為±0.01，溫度控制精度為±0.1℃，在8-25μm波段范圍內(nèi)配有寬約1μm的中心波段不同的窄帶濾光片，可以測量材料特定波段下的紅外發(fā)射率值。此儀器不能得到連續(xù)波段下的紅外發(fā)射率圖譜，只能通過測量不同波數(shù)下發(fā)射率求平均值的方法得到整個(gè)波段的紅外發(fā)射率值。 近年來，因?qū)Σ牧霞t外輻射性能研究的深入，傅立葉變換紅外光譜儀測試技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。此儀器由樣品腔、黑體爐腔、光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。 使用傅立葉變換紅外光譜儀測量材料的紅外發(fā)射率，可以得到連續(xù)波段的紅外發(fā)射率圖譜，測量結(jié)果較精確。儀器主要技術(shù)指標(biāo)有：儀器的波數(shù)精度±0.01cm-1，分辨率≤4cm-1，噪聲<0.7%，附件噪聲<2%，測量范圍為7200-400cm-1。附件為標(biāo)準(zhǔn)黑體，有效發(fā)射率ε≤1。 但是，傅立葉變換紅外光譜儀的價(jià)格昂貴、測試過程繁瑣、測量條件要求嚴(yán)格、光學(xué)系統(tǒng)及紅外探測系統(tǒng)較難控制、管理費(fèi)用高等不足。因此，開發(fā)研制一種測量精確、便攜式的礦物粉體材料的紅外發(fā)射率測試裝置是生產(chǎn)廠家和礦山開采隊(duì)急需的測試設(shè)備。
