本發(fā)明涉及粉末冶金、耐火材料、陶瓷、建材等加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種可視化燒結(jié)數(shù)據(jù)分析儀。

背景技術(shù)：

陶瓷的燒結(jié)工藝研究是最重要的陶瓷研究領(lǐng)域，了解陶瓷燒結(jié)過程發(fā)生的物理化學(xué)變化至關(guān)重要。研究燒結(jié)工藝，其最重要的影響參數(shù)就是燒結(jié)溫度以及燒結(jié)時(shí)間，準(zhǔn)確的把握兩者的數(shù)據(jù)就能最有效的控制產(chǎn)品的質(zhì)量。但目前絕大部分的研究都存在高溫盲燒不可見的問題，僅僅限于對(duì)燒結(jié)陶瓷粉體的形貌和性質(zhì)的表征及燒結(jié)后顯微組織結(jié)構(gòu)的表征，燒結(jié)過程的諸多信息難以測(cè)量和捕捉，成為嚴(yán)重困擾陶瓷研究學(xué)者的問題。如果能夠用光學(xué)測(cè)量的方法直接觀察陶瓷材料在爐子中燒結(jié)過程中發(fā)生的燒結(jié)現(xiàn)象及燒結(jié)過程中的形狀和尺寸變化，進(jìn)而計(jì)算出試樣的線收縮率和體積收縮率將是一件非常有意義的事情，可以獲得陶瓷燒結(jié)致密化曲線，直接指導(dǎo)陶瓷的燒結(jié)，對(duì)于陶瓷燒結(jié)工藝的研究具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種可視化燒結(jié)數(shù)據(jù)分析儀，能夠解決陶瓷燒結(jié)在傳統(tǒng)工藝上的盲燒不可見問題，并且能夠提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄，節(jié)能、省事、省力。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種可視化燒結(jié)數(shù)據(jù)分析儀，包括一操作臺(tái)，所述操作臺(tái)上設(shè)有一管式電爐，所述管式電爐的一側(cè)滑動(dòng)連接一光源系統(tǒng)，所述管式電爐的另一側(cè)滑動(dòng)連接一成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)連接一計(jì)算機(jī)，所述成像系統(tǒng)與管式電爐之間滑動(dòng)連接一載物設(shè)備，

所述管式電爐內(nèi)設(shè)有一溫度控制調(diào)節(jié)器和一溫度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器，所述溫度控制調(diào)節(jié)器和溫度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器位于操作臺(tái)上，所述管式電爐上設(shè)有兩個(gè)熱電偶，其中一個(gè)熱電偶位于管式電爐的爐膛內(nèi)并與溫度控制調(diào)節(jié)器連接，另一個(gè)熱電偶位于管式電爐的爐管內(nèi)并與溫度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器連接；

所述光源系統(tǒng)包括一LED燈，所述LED燈上設(shè)有一擴(kuò)束鏡；

所述成像系統(tǒng)包括一工業(yè)相機(jī)，所述工業(yè)相機(jī)上設(shè)有一雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭；

所述載物設(shè)備包括一載物臺(tái)，所述載物臺(tái)靠近管式電爐的一端設(shè)有一載物托盤，所述載物托盤可移入管式電爐的爐管內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述管式電爐的兩側(cè)均傾斜設(shè)有設(shè)有一隔熱濾光片，其中一個(gè)隔熱濾光片位于管式電爐與光源系統(tǒng)之間，另一個(gè)隔熱濾光片位于管式電爐與成像系統(tǒng)之間，隔熱濾光片一方面用于抵擋熱輻射對(duì)光源及雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭的損壞及影響，另一方面過濾掉對(duì)于工業(yè)相機(jī)會(huì)造成影響的紅外光線。

進(jìn)一步地，兩個(gè)隔熱濾光片的傾斜角度為30～60°。

進(jìn)一步地，所述隔熱濾光片的材質(zhì)為K9材質(zhì)，規(guī)格為50*50mm。

進(jìn)一步地，所述管式電爐的加熱范圍為25～1600℃。

進(jìn)一步地，所述工業(yè)相機(jī)的分辨率為640萬像素，圖像放大倍數(shù)為n，曝光率為40～100。

本發(fā)明還提供了上述可視化燒結(jié)數(shù)據(jù)分析儀的檢測(cè)方法，包括如下步驟：

(1)將試樣置于載物托盤上，并移動(dòng)至管式電爐的爐管正中間；

(2)分別調(diào)整試樣與LED燈和雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭的距離；

(3)利用LED燈發(fā)出的光源照射在試樣上使其產(chǎn)生投影，并由雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭接收，通過工業(yè)相機(jī)轉(zhuǎn)換成一個(gè)圖像，在計(jì)算機(jī)上觀察投影的圖像；

(4)調(diào)節(jié)管式電爐的升溫程序，用計(jì)算機(jī)觀察試樣的形狀變化并進(jìn)行攝像記錄變化過程，根據(jù)ρ＝m/V計(jì)算出試樣的密度，并制作出用于后期分析使用的曲線；

密度的計(jì)算方法如下：

(4i)檢測(cè)中采用粉末制成的柱狀試樣，通過計(jì)算機(jī)讀出投影圖像的長度d和高度h；

(4ii)試樣的密度分布均勻，受熱均勻，試樣的質(zhì)量m不變，試樣的體積V＝π*(h/n)*(d/2n)²，進(jìn)而計(jì)算密度ρ＝m/(π*(h/n)*(d/2n)²)。

進(jìn)一步地，所述LED燈與試樣的距離為250mm。

進(jìn)一步地，所述雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭與試樣的距離為180mm。

進(jìn)一步地，所述LED燈發(fā)出的光為紅色可見光。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明利用LED燈發(fā)出的紅色可見光經(jīng)擴(kuò)束鏡，產(chǎn)生一道平行的光源，照射在試樣上使其產(chǎn)生投影，并由雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭接收，通過工業(yè)相機(jī)轉(zhuǎn)換成一個(gè)放大的BMP圖像，用計(jì)算機(jī)觀察試樣的形狀變化并進(jìn)行攝像記錄變化過程，根據(jù)密度＝質(zhì)量/體積計(jì)算出試樣的密度，并制作出用于后期分析使用的曲線。

本發(fā)明通過光學(xué)成像原理，將試樣在高溫下的變化實(shí)時(shí)地記錄在計(jì)算機(jī)上，對(duì)后期的精密計(jì)算給予依據(jù)，解決了陶瓷燒結(jié)在傳統(tǒng)工藝上盲燒不可見問題；

本發(fā)明通過實(shí)時(shí)地記錄，自動(dòng)生成一組曲線，通過對(duì)比不同的試樣的曲線，可準(zhǔn)確的分析出最佳的燒結(jié)溫度以及最佳的燒結(jié)時(shí)間，從而有效地控制產(chǎn)品的質(zhì)量，代替了以往人工取樣計(jì)算的方法，降低誤差，解決了數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題；

本發(fā)明在對(duì)試樣檢測(cè)過程中不需要反復(fù)的進(jìn)行取樣和計(jì)算，能利用最小的資源以及最短的時(shí)間和最少的人力完成更多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在最短時(shí)間內(nèi)獲得最大的密度，節(jié)能、省事、省力。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為試樣在等速率升溫的條件下進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線。

圖3為試樣在等速率升溫的條件下進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-燒結(jié)速率的曲線。

圖4為試樣在等溫條件下進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成時(shí)間-相對(duì)密度的曲線。

圖5為試樣在不同氣氛條件下進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線。

圖6為試樣在不同升溫速率的條件下進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線。

圖7為不同成分的試樣在等速率升溫的條件下進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線。

圖中：1、操作臺(tái)；2、管式電爐；21、溫度控制調(diào)節(jié)器；22、溫度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器；23、熱電偶2；3、光源系統(tǒng)；31、LED燈；32、擴(kuò)束鏡；4、成像系統(tǒng)；41、工業(yè)相機(jī)；42、雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭；5、計(jì)算機(jī)；6、載物設(shè)備；61、載物臺(tái)；62、載物托盤；7、隔熱濾光片。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1所示，一種可視化燒結(jié)數(shù)據(jù)分析儀，包括一操作臺(tái)1，操作臺(tái)1上設(shè)有一管式電爐2，管式電爐2的一側(cè)滑動(dòng)連接一光源系統(tǒng)3，管式電爐2的另一側(cè)滑動(dòng)連接一成像系統(tǒng)4，成像系統(tǒng)4連接一計(jì)算機(jī)5，成像系統(tǒng)4與管式電爐2之間滑動(dòng)連接一載物設(shè)備6，

管式電爐2的加熱范圍為25～1600℃，管式電爐2內(nèi)設(shè)有一溫度控制調(diào)節(jié)器21和一溫度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器22，溫度控制調(diào)節(jié)器21和溫度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器22位于操作臺(tái)1上，管式電爐2上設(shè)有兩個(gè)熱電偶23，其中一個(gè)熱電偶23位于管式電爐2的爐膛24內(nèi)并與溫度控制調(diào)節(jié)器21連接，另一個(gè)熱電偶23位于管式電爐2的爐管25內(nèi)并與溫度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器22連接；

光源系統(tǒng)3包括一LED燈31，LED燈31上設(shè)有一擴(kuò)束鏡32；

成像系統(tǒng)4包括一工業(yè)相機(jī)41，工業(yè)相機(jī)41的分辨率為640萬像素，圖像放大倍數(shù)為30倍，工業(yè)相機(jī)41上設(shè)有一雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭42；

管式電爐2的兩側(cè)均傾斜設(shè)有設(shè)有一隔熱濾光片7，其中一個(gè)隔熱濾光片7位于管式電爐2與光源系統(tǒng)3之間，另一個(gè)隔熱濾光片7位于管式電爐2與成像系統(tǒng)4之間，兩個(gè)隔熱濾光片7的傾斜角度為45°，隔熱濾光片7的材質(zhì)為K9材質(zhì)，規(guī)格為50*50mm，隔熱濾光片一方面用于抵擋熱輻射對(duì)光源及雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭的損壞及影響，另一方面過濾掉對(duì)于工業(yè)相機(jī)會(huì)造成影響的紅外光線；

載物設(shè)備6包括一載物臺(tái)61，載物臺(tái)61靠近管式電爐2的一端設(shè)有一載物托盤62，載物托盤62可移入管式電爐2的爐管25內(nèi)。

上述可視化燒結(jié)數(shù)據(jù)分析儀的檢測(cè)方法，包括如下步驟：

(1)將試樣置于載物托盤62上，并移動(dòng)至管式電爐2的爐管25正中間；

(2)調(diào)整LED燈31與試樣的距離為250mm，將LED燈31打開經(jīng)擴(kuò)束鏡會(huì)觀測(cè)到一個(gè)Φ40的平行紅色可見光的光源，將光源調(diào)整到可以穿過管式電爐2的爐管25為宜，在管式電爐2的另一側(cè)用一張白紙作為投影板，調(diào)整光源使其投影成為一個(gè)整圓且光源充盈為止，調(diào)整雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭42與試樣的距離為180mm，將雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭42與投影中心位置重合；

(3)利用LED燈31發(fā)出的光源照射在試樣上使其產(chǎn)生投影，并由雙遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭42接收，通過工業(yè)相機(jī)41轉(zhuǎn)換成一個(gè)放大30倍的BMP圖像，在計(jì)算機(jī)上5觀察投影的圖像，將曝光率調(diào)節(jié)至40～100；

(4)調(diào)節(jié)管式電爐2的升溫程序，在25～900℃時(shí)按照30℃/min，900～1600℃時(shí)按照1℃/min，用計(jì)算機(jī)5觀察試樣的形狀變化并進(jìn)行攝像記錄變化過程，根據(jù)ρ＝m/V計(jì)算出試樣的密度，并制作出用于后期分析使用的曲線；

密度的計(jì)算方法如下：

(4i)檢測(cè)中采用粉末制成的柱狀試樣，通過計(jì)算機(jī)讀出投影圖像的長度d和高度h；

(4ii)試樣的密度分布均勻，受熱均勻，試樣的質(zhì)量m不變，試樣的體積V＝π*(h/30)*(d/60)²，進(jìn)而計(jì)算密度ρ＝m/(π*(h/30)*(d/60)²)。

案例一

如圖2所示，本案例中將超細(xì)粉末、沉淀粉末和工業(yè)粉末分別制成相同體積大小的柱狀試樣，采用本發(fā)明的分析儀將試樣在等速率升溫的條件下分別進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線，根據(jù)溫度-相對(duì)密度的曲線可讀出，當(dāng)密度開始變化時(shí)燒結(jié)開始，當(dāng)密度達(dá)到最大時(shí)燒結(jié)結(jié)束，在哪一溫度下密度達(dá)到最大，并且可以將不同的試樣在同一圖中體現(xiàn)出來進(jìn)行比較。

案例二

如圖3所示，本案例中將納米粉末、沉淀粉末和工業(yè)粉末分別制成相同體積大小的柱狀試樣，采用本發(fā)明的分析儀將試樣在等速率升溫的條件下分別進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-燒結(jié)速率的曲線，根據(jù)溫度-燒結(jié)速率的曲線可讀出，在哪一溫度下燒結(jié)速率達(dá)到最快，并且可以將不同的試樣在同一圖中體現(xiàn)出來進(jìn)行比較。

案例三

如圖4所示，采用本發(fā)明的分析儀將相同材質(zhì)制成的試樣分別在不同溫度下進(jìn)行等溫條件的燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成時(shí)間-相對(duì)密度的曲線，根據(jù)時(shí)間-相對(duì)密度的曲線可讀出，最短的時(shí)間獲得最大的密度，并且可以將不同的試樣在同一圖中體現(xiàn)出來進(jìn)行比較。

案例四

如圖5所示，采用本發(fā)明的分析儀將相同材質(zhì)制成的試樣分別在不同氣氛下進(jìn)行等速率升溫條件的燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線，根據(jù)溫度-相對(duì)密度的曲線可讀出，當(dāng)密度開始變化時(shí)燒結(jié)開始，當(dāng)密度達(dá)到最大時(shí)燒結(jié)結(jié)束，在哪一溫度下密度達(dá)到最大，并且可以將不同的試樣在同一圖中體現(xiàn)出來進(jìn)行比較。

案例五

如圖6所示，采用本發(fā)明的分析儀將相同材質(zhì)制成的試樣分別在不同升溫速率的條件下進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線，根據(jù)溫度-相對(duì)密度的曲線可讀出，當(dāng)密度開始變化時(shí)燒結(jié)開始，當(dāng)密度達(dá)到最大時(shí)燒結(jié)結(jié)束，在哪一溫度下密度達(dá)到最大，并且可以將不同的試樣在同一圖中體現(xiàn)出來進(jìn)行比較。

案例六

如圖7所示，本案例中將不同成分的粉末分別制成相同體積大小的柱狀試樣，采用本發(fā)明的分析儀將試樣在等速率升溫的條件下分別進(jìn)行燒結(jié)，計(jì)算機(jī)生成溫度-相對(duì)密度的曲線，根據(jù)溫度-相對(duì)密度的曲線可讀出，當(dāng)密度開始變化時(shí)燒結(jié)開始，當(dāng)密度達(dá)到最大時(shí)燒結(jié)結(jié)束，在哪一溫度下密度達(dá)到最大，并且可以將不同的試樣在同一圖中體現(xiàn)出來進(jìn)行比較。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。