一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113735422A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202111014372.6(22)申请日2021.08.31(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人方海生陈浩马千里聂圻春(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人尚威孔娜(51)Int.Cl.C03B20/00(2006.01)C03B15/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统及方法(57)摘要本发明属于非接触式红外测温相关技术领域，并公开了一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统及方法。该系统包括吊拉炉和红外热像仪，吊拉炉用于石英玻璃的吊拉成形，该吊拉炉中石英玻璃发生初始塑性变形的区域的一侧设置有观察窗口，红外热像仪设置在该观察窗口外，用于监测吊拉炉中保温层上的温度和石英玻璃融化区域的温度；红外热像仪与控制器连接，当其测量获得保温层的温度后，将测量获得的温度传递给控制器，并在该控制器中进行多物理场模拟，以此获得模拟的石英玻璃融化区域的模拟温度，利用该模拟温度对监测的融化区域温度进行修正，以此作为真实的融化区温度。通过本发明，解决吊拉炉内温度测量不准确以及测量困难的问题。CN113735422ACN113735422A权利要求书1/1页1.一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统，其特征在于，该系统包括吊拉炉和红外热像仪(3)，其中：所述吊拉炉用于石英玻璃的吊拉成形，该吊拉炉中石英玻璃发生初始塑性变形的区域的一侧设置有观察窗口，所述红外热像仪(3)设置在该观察窗口外，用于监测所述吊拉炉中保温层上的温度和石英玻璃融化变形区域的温度；所述红外热像仪(3)与控制器(4)连接，当其测量获得所述保温层的温度后，将测量获得的温度传递给控制器，并在该控制器中进行多物理场模拟，以此获得模拟的石英玻璃融化变形区域的模拟温度，利用该模拟温度对监测的融化变形区域温度进行修正，修正后获得的温度为真实的融化区变形温度，实现石英玻璃拉制过程中温度的在线监测。2.如权利要求1所述的一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统，其特征在于，所述吊拉炉包括炉壳(1)、加热器(8)和感应线圈(5)，待加热的石英玻璃悬挂在所述吊拉炉中心，所述加热器(8)设置在所述吊拉炉的上部，环绕所述悬挂的石英玻璃，所述感应线圈(5)与所述加热器相对设置，在所述感应线圈(5)中通入交变电流产生强电磁场，产生感应电流，所述加热器(8)在该强电磁场中产生感应电流，并以此产生热量加热所述石英玻璃，该石英玻璃在高温下融化下拉。3.如权利要求1或2所述的一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统，其特征在于，所述加热器(8)和感应线圈(5)之间为保温层(7)，保温层中设置有保温材料。4.如权利要求1或2所述的一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统，其特征在于，所吊拉炉中充满氮气，避免所述石英玻璃加热过程中被氧化。5.如权利要求3所述的一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统，其特征在于，所述炉壳(1)的材料为不锈钢，感应线圈(5)的材料为铜，保温层(7)的材料为碳毡，加热器的材料为石墨。6.如权利要求1或2所述的一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统，其特征在于，所述红外热像仪(3)的测温范围为‑40℃～2000℃，精度为±2％。7.如权利要求1或2所述的一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统，其特征在于，所述观察窗口(2)与红外热像仪(3)位于同一水平线，以此保证测温的准确。8.一种权利要求1‑7任一项所述的测温系统的测量方法，其特征在于，该测量方法包括下列步骤：S1红外热像仪测量保温层和石英玻璃融化变形区域的温度，并反馈给控制器；S2控制器根据测量的保温层的温度采用多物理场模拟，以此获得石英玻璃融化变形区域的模拟温度；S3根据模拟温度对测量的融化变形区域的温度进行修正，修正后的温度则为融化变形区域的真实温度。2CN113735422A说明书1/4页一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统及方法技术领域[0001]本发明属于非接触式红外测温相关技术领域，更具体地，涉及一种石英玻璃拉制过程中在线监测温度的测温系统及方法。背景技术[0002]随着国家尖端科技的发展与进步，对基础材料的性能提出了更高的要求，石英玻璃作为一种特种光电功能玻璃，拥有较好的光谱透过性和化学稳定性、低热膨胀系数和电导率、以及极端条件下较长的工作寿命等优点，被广泛应用于光学、半导体等国家战略性新兴企业和国防科技领域。而实际工业应用过程中往往需要对石英玻璃进行改型使用，比如在半导体产业中经常需要用