一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测方法及系统与流程

1.本发明涉及石墨化炉技术领域，特别涉及一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测方法及系统。


背景技术：

2.热处理是影响石墨烯导热膜热导率的重要因素之一，热处理分两步碳化和石墨化，所以对设备的要求非常高，烧结工艺、石墨化温度和时间的把控都是关键性问题。那么重要的工艺步骤就涉及到重要的设备——“碳化炉和高温石墨化炉”。其中，高温石墨化炉是一种真空石墨化炉，主要应用聚酰亚胺膜(pi膜)石墨化、石墨烯膜石墨化，使之成为高导热石墨膜。在高温石墨化炉运行过程中，对其内部温度检测尤为重要，并且因为其内温度甚至达到3000摄氏度，通常的接触式检测的温度传感器检测探头已经不适用，一般都是采用非接触式的红外检测探头，但非接触测量相较于接触式的测量，更易发生测温偏移。


技术实现要素：

3.本发明目的之一在于提供了一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测方法，实现自动纠偏，提高了石墨化炉炉顶温度监测的准确性。
4.本发明实施例提供的一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测方法，包括：
5.获取红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
6.获取石墨化炉的加热模块的电流数据；
7.基于所述电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值；
8.当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对所述红外检测探头进行纠偏操作；
9.纠偏操作执行完成后，重新获取所述红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值。
10.优选的，所述基于所述电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值，包括：
11.实时监测所述加热模块的电流值；
12.当所述加热模块的电流值由零转变为非零，且转变后的电流值位于预设的电流范围内时，将所述加热模块的电流值由零转变为非零对应的时间作为电流数据的获取节点；
13.获取所述获取节点之后的所述加热模块的电流数据作为分析数据；
14.对所述分析数据进行特征提取，获取多个特征值；
15.基于多个特征值构建特征数据集；
16.获取预设的电流-温度分析库；
17.将所述特征数据集与所述电流-温度分析库中各个标准数据集一一匹配，获取与所述特征数据集匹配的所述标准数据集对应关联的温度值作为所述第二温度值。
18.优选的，所述红外检测探头设置在测温室内；所述测温室嵌设在所述石墨化炉炉顶侧面；
19.所述测温室包括：
20.壳体，设置为圆柱形；
21.多个腔室，以所述壳体的中心呈圆周分布；
22.转动平台，设置在所述腔室中部；所述红外检测探头嵌设在所述转动平台的侧面；
23.其中一个所述腔室设置在所述壳体的靠近所述石墨化炉炉顶的一侧并在靠近所述石墨化炉炉顶的内部的位置开设监测窗口；其他的所述腔室的远离所述转动平台的一侧内壁上嵌设有发热模块；各个所述腔室之间设置有隔热层并且所述壳体为隔热材料制成。
24.优选的，当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对所述红外检测探头进行纠偏操作，包括：
25.控制各个所述腔室内的所述发热模块工作，
26.当各个发热模块达到其各自对应的预设温度后并稳定时，控制所述转动平台转动，使所述红外检测探头依次测量各个所述腔室内的各个发热模块的第三温度值；
27.基于各个发热模块的第三温度值，构建纠偏特征集；
28.获取预设的纠偏参数库；
29.将所述纠偏特征集与所述纠偏参数库内各个标准特征集匹配，获取与所述纠偏特征集匹配的所述标准特征集对应关联的纠偏参数集；
30.基于所述纠偏参数集对所述红外检测探头的参数进行调整。
31.优选的，所述测温室还包括：
32.透明档板，设置在所述壳体的位于监测窗口周围的设置腔内；
33.档板固定体，与所述透明档板可拆卸连接；所述档板固定体设置在所述监测窗口下方设置的设置槽内；
34.电机，设置在所述监测窗口所在的所述腔室内，其动力输出端设置有齿轮与设置在档板固定体的一侧的齿条啮合；所述电机通过齿轮和齿条带动所述档板固定体在所述设置槽内上下移动，从而带动与透明档板上下移动，使所述监测窗口对应所述透明档板的位置发生改变；
35.在所述当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对所述红外检测探头进行纠偏操作之前，还包括：
36.控制所述电机动作，使监测窗口对应所述透明档板的位置发生改变；
37.当改变时，通过所述红外检测探头再次测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
38.确定再次测量的所述第一温度值和所述第二温度值的差值是否大于预设的触发阈值时；当否时，无需进行纠偏操作；当是时，对所述红外检测探头进行纠偏操作。
39.本发明提供一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测系统，包括：
40.温度获取模块，用于获取红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
41.电流获取模块，用于获取石墨化炉的加热模块的电流数据；
42.温度确定模块，用于基于所述电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值；
43.纠偏模块，用于当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对所述红外检测探头进行纠偏操作；
44.温度获取模块，还用于在纠偏操作执行完成后，重新获取所述红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值。
45.优选的，所述温度确定模块基于所述电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值，执行如下操作：
46.实时监测所述加热模块的电流值；
47.当所述加热模块的电流值由零转变为非零，且转变后的电流值位于预设的电流范围内时，将所述加热模块的电流值由零转变为非零对应的时间作为电流数据的获取节点；
48.获取所述获取节点之后的所述加热模块的电流数据作为分析数据；
49.对所述分析数据进行特征提取，获取多个特征值；
50.基于多个特征值构建特征数据集；
51.获取预设的电流-温度分析库；
52.将所述特征数据集与所述电流-温度分析库中各个标准数据集一一匹配，获取与所述特征数据集匹配的所述标准数据集对应关联的温度值作为所述第二温度值。
53.优选的，所述红外检测探头设置在测温室内；所述测温室嵌设在所述石墨化炉炉顶侧面；
54.所述测温室包括：
55.壳体，设置为圆柱形；
56.多个腔室，以所述壳体的中心呈圆周分布；
57.转动平台，设置在所述腔室中部；所述红外检测探头嵌设在所述转动平台的侧面；
58.其中一个所述腔室设置在所述壳体的靠近所述石墨化炉炉顶的一侧并在靠近所述石墨化炉炉顶的内部的位置开设监测窗口；其他的所述腔室的远离所述转动平台的一侧内壁上嵌设有发热模块；各个所述腔室之间设置有隔热层并且所述壳体为隔热材料制成。
59.优选的，当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，纠偏模块对所述红外检测探头进行纠偏操作，执行如下操作：
60.控制各个所述腔室内的所述发热模块工作，
61.当各个发热模块达到其各自对应的预设温度后并稳定时，控制所述转动平台转动，使所述红外检测探头依次测量各个所述腔室内的各个发热模块的第三温度值；
62.基于各个发热模块的第三温度值，构建纠偏特征集；
63.获取预设的纠偏参数库；
64.将所述纠偏特征集与所述纠偏参数库内各个标准特征集匹配，获取与所述纠偏特征集匹配的所述标准特征集对应关联的纠偏参数集；
65.基于所述纠偏参数集对所述红外检测探头的参数进行调整。
66.优选的，所述测温室还包括：
67.透明档板，设置在所述壳体的位于监测窗口周围的设置腔内；
68.档板固定体，与所述透明档板可拆卸连接；所述档板固定体设置在所述监测窗口下方设置的设置槽内；
69.电机，设置在所述监测窗口所在的所述腔室内，其动力输出端设置有齿轮与设置在档板固定体的一侧的齿条啮合；所述电机通过齿轮和齿条带动所述档板固定体在所述设置槽内上下移动，从而带动与透明档板上下移动，使所述监测窗口对应所述透明档板的位置发生改变；
70.在所述当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，纠偏
模块对所述红外检测探头进行纠偏操作之前，所述纠偏模块还执行如下操作：
71.控制所述电机动作，使监测窗口对应所述透明档板的位置发生改变；
72.当改变时，通过所述红外检测探头再次测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
73.确定再次测量的所述第一温度值和所述第二温度值的差值是否大于预设的触发阈值时；当否时，无需进行纠偏操作；当是时，对所述红外检测探头进行纠偏操作。
74.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
75.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
76.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
77.图1为本发明实施例中一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测方法的示意图；
78.图2为本发明实施例中一种测温室的示意图；
79.图3为本发明实施例中又一种测温室的示意图；
80.图4为本发明实施例中一种档板固定体的示意图；
81.图5为本发明实施例中一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测系统的示意图。
具体实施方式
82.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
83.本发明实施例提供了一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测方法，如图1所示，包括：
84.步骤s1：获取红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
85.步骤s2：获取石墨化炉的加热模块的电流数据；
86.步骤s3：基于电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值；
87.步骤s4：当第一温度值和第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对红外检测探头进行纠偏操作；
88.步骤s5：纠偏操作执行完成后，重新获取红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值。
89.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
90.红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值为实测值，为通过红外检测探头测量的石墨化炉内的炉顶位置的温度；通过电流数据确定的第二温度值为通过加热模块的发热产生的能量，进而推导出来的理论值；通过实测值与理论值的差异，确定是否发生测量异常，当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，此时，可以确定红外检测探头发生异常偏移，因此，通过纠偏操作，将偏移消除，消除后重写测量第一温度
值，保证石墨化炉炉内的温度测量的准确。其中，触发阈值可以设置为5摄氏度至30摄氏度中任一数值。
91.在一个实施例中，所述基于所述电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值，包括：
92.实时监测所述加热模块的电流值；
93.当所述加热模块的电流值由零转变为非零，且转变后的电流值位于预设的电流范围内时，将所述加热模块的电流值由零转变为非零对应的时间作为电流数据的获取节点；在石墨化炉不工作时，电流值为零；当工作时，电流值会上升为对应加热升温时的电流值，例如：10a-50a；因此可以通过电流值的变化，确定石墨化炉是否加热，并将工作后的电流数据获取；
94.获取所述获取节点之后的所述加热模块的电流数据作为分析数据；
95.对所述分析数据进行特征提取，获取多个特征值；特征值包括：电流数据对应的时间长度、电流发生变化的在电流数据中的位置对应的时间点、电流变化前的电流均值、电流变化后的电流均值灯；
96.基于多个特征值构建特征数据集；将特征值按顺序排列，构建为特征数据集；
97.获取预设的电流-温度分析库；
98.将所述特征数据集与所述电流-温度分析库中各个标准数据集一一匹配，获取与所述特征数据集匹配的所述标准数据集对应关联的温度值作为所述第二温度值。
99.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
100.通过事先构建的电流-温度分析库，综合电流数据进行分析，确定石墨化炉炉顶的温度值；其中，电流-温度分析库，是基于大量的准确的实测数据分析构建而成；在将所述特征数据集与所述电流-温度分析库中各个标准数据集一一匹配，可以通过计算特征数据集和标准数据集的相似度的方式进行匹配运算，相似度计算公式如下：式中，xsd为所述特征数据集和标准数据集的相似度；ti为所述特征数据集中第i个数据值；bi为标准数据集中第i个数据值，n为所述特征数据集中数据总数或标准数据集中的数据总数；当相似度为电流-温度分析库中最大时，确定两者匹配。
101.在一个实施例中，所述红外检测探头设置在测温室内；所述测温室嵌设在所述石墨化炉炉顶侧面；
102.如图2所示，所述测温室包括：
103.壳体10，设置为圆柱形；
104.多个腔室11，以所述壳体10的中心呈圆周分布；
105.转动平台14，设置在所述腔室11中部；所述红外检测探头13嵌设在所述转动平台14的侧面；
106.其中一个所述腔室11设置在所述壳体10的靠近所述石墨化炉炉顶的一侧并在靠近所述石墨化炉炉顶的内部的位置开设监测窗口12；其他的所述腔室11的远离所述转动平台14的一侧内壁上嵌设有发热模块15；各个所述腔室之间设置有隔热层并且所述壳体为隔热材料制成。发热模块15可以采用电控发热；即通过温控器控制的电加热丝。
107.其中，当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对所
述红外检测探头13进行纠偏操作，包括：
108.控制各个所述腔室11内的所述发热模块15工作，
109.当各个发热模块15达到其各自对应的预设温度后并稳定时，控制所述转动平台14转动，使所述红外检测探头13依次测量各个所述腔室11内的各个发热模块15的第三温度值；例如：当腔室11的数量一共为四个，位于监测窗口12的腔室11旁的两个腔室11中的发热模块15的预设温度分布为200度和300度，剩余一个腔室11内的发热模块15的预设温度设置为50度；将较高温度放置到靠近石墨化炉的腔室11、将较低的温度设置到远离石墨化炉的腔室11，避免石墨化炉的高温对于较低温度的发热模块15的测量的影响，提高了纠偏的准确性；此外，发热模块15也可以设置为多温区，以实现更多点位的测量，提高了纠偏的准确性；
110.基于各个发热模块15的第三温度值，构建纠偏特征集；事先对发热模块15进行编号，例如按顺时针依次编号，编号分别0001、0002、0003
……
；按照编号顺序将第三温度值排序，形成纠偏特征集；
111.获取预设的纠偏参数库；
112.将所述纠偏特征集与所述纠偏参数库内各个标准特征集匹配，获取与所述纠偏特征集匹配的所述标准特征集对应关联的纠偏参数集；纠偏特征集与标准特征集之间的匹配与特征数据集和标准数据集的匹配采用相同的方式，在此就不多作说明；
113.基于所述纠偏参数集对所述红外检测探头的参数进行调整。
114.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
115.在纠偏动作时，通过转动平台转动使红外检测探头依次检测各个腔室内的发热模块的温度；通过对发热模块的温度的测量与发热模块的实际温度的分析，确定红外检测探头的偏差；进而实现红外检测探头的纠偏操作。
116.在一个实施例中，如图3所示，所述测温室还包括：
117.透明档板21，设置在所述壳体10的位于监测窗口12周围的设置腔内；
118.档板固定体22，与所述透明档板21可拆卸连接；所述档板固定体22设置在所述监测窗口12下方设置的设置槽内；
119.电机23，设置在所述监测窗口12所在的所述腔室11内，其动力输出端设置有齿轮与设置在档板固定体22的一侧的齿条222啮合；所述电机通过齿轮和齿条222带动所述档板固定体22在所述设置槽内上下移动，从而带动与透明档板21上下移动，使所述监测窗口12对应所述透明档板21的位置发生改变；
120.在所述当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对所述红外检测探头13进行纠偏操作之前，还包括：
121.控制所述电机23动作，使监测窗口12对应所述透明档板21的位置发生改变；
122.当改变时，通过所述红外检测探头13再次测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
123.确定再次测量的所述第一温度值和所述第二温度值的差值是否大于预设的触发阈值时；当否时，无需进行纠偏操作；当是时，对所述红外检测探头进行纠偏操作。
124.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
125.通过电机23带动透明档板21移动，实现了变换档板位置，避免因为透明档板21上脏污影响测量，提高了纠偏操作的触发的准确性。其中，如图4所示，档板固定体22包括弧型
主体221；所述弧形主体221中部设置有齿条222；对称设置在弧形主体221的一端的透明档板固定条223，在透明档板固定条223上设置多个固定柱224；固定柱224与透明档板21两侧的阶梯结构上的固定孔配合实现透明档板21与档板固定体22的可拆卸连接。
126.本发明提供一种具有纠偏功能的石墨化炉炉顶温度监测系统，如图5所示，包括：
127.温度获取模块1，用于获取红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
128.电流获取模块2，用于获取石墨化炉的加热模块的电流数据；
129.温度确定模块3，用于基于所述电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值；
130.纠偏模块4，用于当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，对所述红外检测探头进行纠偏操作；
131.温度获取模块1，还用于在纠偏操作执行完成后，重新获取所述红外检测探头测量的石墨化炉炉顶的第一温度值。
132.在一个实施例中，所述温度确定模块3基于所述电流数据，确定石墨化炉炉顶的第二温度值，执行如下操作：
133.实时监测所述加热模块的电流值；
134.当所述加热模块的电流值由零转变为非零，且转变后的电流值位于预设的电流范围内时，将所述加热模块的电流值由零转变为非零对应的时间作为电流数据的获取节点；
135.获取所述获取节点之后的所述加热模块的电流数据作为分析数据；
136.对所述分析数据进行特征提取，获取多个特征值；
137.基于多个特征值构建特征数据集；
138.获取预设的电流-温度分析库；
139.将所述特征数据集与所述电流-温度分析库中各个标准数据集一一匹配，获取与所述特征数据集匹配的所述标准数据集对应关联的温度值作为所述第二温度值。
140.在一个实施例中，所述红外检测探头设置在测温室内；所述测温室嵌设在所述石墨化炉炉顶侧面；
141.所述测温室包括：
142.壳体，设置为圆柱形；
143.多个腔室，以所述壳体的中心呈圆周分布；
144.转动平台，设置在所述腔室中部；所述红外检测探头嵌设在所述转动平台的侧面；
145.其中一个所述腔室设置在所述壳体的靠近所述石墨化炉炉顶的一侧并在靠近所述石墨化炉炉顶的内部的位置开设监测窗口；其他的所述腔室的远离所述转动平台的一侧内壁上嵌设有发热模块；各个所述腔室之间设置有隔热层并且所述壳体为隔热材料制成。
146.在一个实施例中，当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，纠偏模块4对所述红外检测探头进行纠偏操作，执行如下操作：
147.控制各个所述腔室内的所述发热模块工作，
148.当各个发热模块达到其各自对应的预设温度后并稳定时，控制所述转动平台转动，使所述红外检测探头依次测量各个所述腔室内的各个发热模块的第三温度值；
149.基于各个发热模块的第三温度值，构建纠偏特征集；
150.获取预设的纠偏参数库；
151.将所述纠偏特征集与所述纠偏参数库内各个标准特征集匹配，获取与所述纠偏特
征集匹配的所述标准特征集对应关联的纠偏参数集；
152.基于所述纠偏参数集对所述红外检测探头的参数进行调整。
153.在一个实施例中，所述测温室还包括：
154.透明档板，设置在所述壳体的位于监测窗口周围的设置腔内；
155.档板固定体，与所述透明档板可拆卸连接；所述档板固定体设置在所述监测窗口下方设置的设置槽内；
156.电机，设置在所述监测窗口所在的所述腔室内，其动力输出端设置有齿轮与设置在档板固定体的一侧的齿条啮合；所述电机通过齿轮和齿条带动所述档板固定体在所述设置槽内上下移动，从而带动与透明档板上下移动，使所述监测窗口对应所述透明档板的位置发生改变；
157.在所述当所述第一温度值和所述第二温度值的差值大于预设的触发阈值时，纠偏模块对所述红外检测探头进行纠偏操作之前，所述纠偏模块还执行如下操作：
158.控制所述电机动作，使监测窗口对应所述透明档板的位置发生改变；
159.当改变时，通过所述红外检测探头再次测量的石墨化炉炉顶的第一温度值；
160.确定再次测量的所述第一温度值和所述第二温度值的差值是否大于预设的触发阈值时；当否时，无需进行纠偏操作；当是时，对所述红外检测探头进行纠偏操作。
161.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。