可重新配置温区的高温炉及重新配制温区的方法

技术领域

本发明涉及温度测量仪表的检测计量技术领域，具体涉及一种用于热电偶检测/校准/计量的可重新配置温区的高温炉。

背景技术

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，热电偶在出厂检验或者使用一段时间后，为保证测量的准确度，需要定期检测或校准，现有技术中，通常使用管式炉为热电偶检测/测试提供要求的温场。

用于热电偶检测/测试的温场通常在一定区域内有温场均匀度、温度波动范围等要求(对于这样的区域以下简称特别关注区域)，现有技术中管式炉在设计时只考虑一种特别关注区域，例如，用于检定/校准/检测的管式炉，其特别关注区域位于加热腔的轴向中心附近且对特别关注区域内的温度梯度和轴向长度均有特定的要求，由于热电偶的长度不同，检测用炉还进一步分为短炉(用于检测某一长度之下的热电偶)和长炉(用于检测某一长度之上的热电偶)，再例如，用于进行热处理(例如退火)的管式炉，其特别关注区域相对于用于检定/校准/检测的管式炉有更大的轴向长度范围和温度波动范围。

示例，现有技术中1给出了一种高温炉，该高温炉的核心是用于温度敏感元件(例如热电偶的探头)的测试/校准的细长的中心测试腔，邻近测试腔至少有三个电加热元件，包括分别邻近测试腔的两端部的两个元件、以及在端部元件之间的中心元件。控制电路管理加热元件的电力供应，通过周期性配置在工作周期的多个阶段期间元件的互连，维持该腔体中均匀的温度曲线。工作周期包括电流流经中心元件的第一阶段、电流连续地流经端部元件的第二阶段、以及第三阶段，在第三阶段中，电流流经端部元件中的一个，而且还流经中心元件，而不流经另一个端部元件。

现有技术1的技术方案中提到的可重新配置的加热器电路，允许不同量的电量供应到各个端部加热元件，从而控制温度曲线的三个方面：感兴趣区域(即特别关注区域)上的平均温度，穿过该区域的中心的温度曲线的斜率(即，从该区域的一端到另一端的温度差别)，以及温度曲线的“曲率”(在温度曲线的斜率是非线性的情况下，沿着感兴趣区域的变化)，现有技术1还披露其旨在实现遍及测试腔的均匀的温度分布，因此，显而易见的，该现有技术的感兴趣区域(特别关注区域)遍及于测试腔或者至少覆盖测试腔较大部分区域，现有技术1并未披露或暗示可能根据不同工况设置不同的感兴趣区域。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在问题：一台管式炉只能用于一种确定的工况(较短热电偶检测、较长热电偶检测和退火三种工况之一)，当工况发生变更，则需要适用另外的具有相应功能的管式炉，不同功能的管式炉之间不能互用。

发明内容

为解决现有技术中存在问题，本发明提供一种可重新配置温区的高温炉。

本发明采用以下技术方案：

一种可重新配置温区的高温炉，包括设置于炉芯组件内部的加热腔、围绕所述的加热腔沿轴向依次设置的多组加热体、连接于多组加热体和外部电源的配电组件、以及控制组件；控制组件根据预置工作模式对配电组件进行控制使加热腔内部产生和工作模式相适应的特征温场，所述的特征温场包括短炉温场、长炉温场和退火炉温场中的两种或三种。

这里，所述的特征温场是指满足特定工作模式对温场要求的温场，一般的，温场要求体现为，在特定位置(特别关注区域)产生一均匀温区，均匀温区的轴向长度达到一既定值，均匀温区内各点温度变化满足一定范围。

优选的，高温炉有以下第一设置：

加热腔在炉芯组件的一端设有第一炉口，用于放入待测热电偶或其它待测温度传感器；加热腔在炉芯组件的另一端设有第二炉口。

加热体有三组，包括位于加热腔中部的第二加热体以及位于第二加热体两侧的第一加热体和第三加热体；

所述的配电组件包括第一开关、第二开关和第三开关，第一开关和第一加热体串联，第二开关和第二加热体串联，第三开关和第三加热体串联，第一加热体、第二加热体和第三加热体相互并联。

基于第一设置的高温炉，本发明重新配置温区的高温炉预设的工作模式包括根据不同工况设置的短炉模式、长炉模式和退火炉模式。其中：

重新配置温区的高温炉的控制组件至少预置有短炉模式，使该高温炉能在检测某一长度之下热电偶(如短支热电偶)的工况下使用。短炉模式下，控制组件按照预存的控制方案对各组加热体的功率大小进行周期性控制，使得在加热腔靠近炉口一端的特定位置产生一均匀温区，即短炉特别关注温区；这里，控制方案包括多个目标温度值以及与每一目标温度值对应的配电组件的配电线路中各开关的通断状态以及每一通断状态对应的持续时间。

具体的短炉模式配置包括：短炉特别关注温区为距离第一炉口1/4加热腔轴向长度处设定范围区域，短炉特别关注温区的轴向长度和温度梯度满足预定要求；优选的，在加热腔靠近炉口一侧的特定位置产生一均匀温区，均匀温区的轴向长度大于等于一确定值，均匀温区的温度梯度小于等于一确定值；更进一步优选的，短炉模式的均匀温场的轴向长度大于等于40mm，温度梯度小于等于0.4℃/10mm。

重新配置温区的高温炉的控制组件至少预置有长炉模式，使该高温炉能在检测某一长度之上热电偶的工况下使用。长炉模式下，控制组件按照预存的控制方案对各组加热体的功率大小进行周期性控制，使得在加热腔轴向中心附近的特定位置产生一均匀温区，即长炉特别关注温区。

具体的长炉模式配置包括：长炉特别关注温区为加热腔中部设定范围区域，长炉特别关注温区的轴向长度和温度梯度满足预定要求；优选的，在加热腔轴向中心附近的特定位置产生一均匀温区，均匀温区的轴向长度大于等于一确定值，均匀温区的温度梯度小于等于一确定值；更进一步优选的，长炉模式的均匀温场的轴向长度大于等于60mm，温度梯度小于等于0.4℃/10mm。

重新配置温区的高温炉的控制组件至少预置有退火炉模式，使该高温炉能在进行热处理的工况下使用。退火炉模式下，控制组件按照预存的控制方案对各组加热体的功率大小进行周期性控制，使得在加热腔中部的特定位置产生一均匀温区，即退火炉特别关注温区。

具体的退火炉模式配置包括：退火炉特别关注温区为加热腔中部的设定范围区域，退火炉特别关注温区的轴向长度和各点温度差值满足预定要求；优选的，在加热腔中部的特定位置产生一均匀温区，均匀温度的轴向长度大于等于一确定值，均匀温区的各点温度值变化小于等于一确定值；更进一步优选的，退火炉模式的均匀温场的轴向长度大于等于400mm，各点温度变化值(各点温度差值)小于等于±20℃。

另一优选，高温炉有以下第二设置：

加热腔在炉芯组件的一端设有炉口，用于放入待测热电偶或其它待测温度传感器；加热腔在炉芯组件的另一端为封闭的。

加热体有两组，包括位于加热腔靠近炉口的第一加热体和远离炉口的第二加热体，所述的配电组件包括第一开关和第二开关，第一开关和第一加热体串联，第二开关和第二加热体串联，第一加热体和第二加热体并联。

基于第二设置的高温炉，本发明重新配置温区的高温炉预设的工作模式包括根据不同工况设置的短炉模式和长炉模式。其中：

重新配置温区的高温炉的控制组件至少预置有短炉模式，使该高温炉能在检测某一长度之下热电偶(如短支热电偶)的工况下使用。短炉模式下，控制组件按照预存的控制方案对各组加热体的功率大小进行周期性控制，使得在加热腔靠近炉口一侧的特定位置产生一均匀温区，即短炉特别关注温区；这里，控制方案包括多个目标温度值以及与每一目标温度值对应的配电组件的配电线路中各开关的通断状态以及每一通断状态对应的持续时间。

具体的短炉模式配置包括：短炉特别关注温区为距离第一炉口1/4加热腔轴向长度处设定范围区域，短炉特别关注温区的轴向长度和温度梯度满足预定要求；优选的，在加热腔靠近炉口一端的特定位置产生一均匀温区，均匀温区的轴向长度大于等于一确定值，均匀温区的温度梯度小于等于一确定值；更进一步优选的，短炉模式的均匀温场的轴向长度大于等于30mm，各点温度差值小于等于0.5℃。

重新配置温区的高温炉的控制组件至少预置有长炉模式，使该高温炉能在检测某一长度之上热电偶的工况下使用。长炉模式下，控制组件按照预存的控制方案对各组加热体的功率大小进行周期性控制，使得在加热腔远离炉口一端的特定位置产生一均匀温区，即长炉特别关注温区。

具体的长炉模式配置包括：长炉特别关注温区为远离炉口一端的设定范围区域，长炉特别关注温区的轴向长度和温度梯度满足预定要求；优选的，在加热腔远离炉口一端的特定位置产生一均匀温区，均匀温区的轴向长度大于等于一确定值，均匀温区的温度梯度小于等于一确定值；更进一步优选的，长炉模式的均匀温区的即长炉特别关注温区，长炉模式的均匀温场的轴向长度大于等于40mm，各点温度差值小于等于0.2℃。

本发明另一目的在于提供一种温炉重新配置温区的方法，所述高温炉包括设置于炉芯组件内部的加热腔、围绕所述的加热腔沿轴向依次设置的多组加热体、连接于多组加热体和外部电源的配电组件、以及控制组件；该方法在控制组件中预置多种工作模式，控制组件根据选定工作模式对配电组件进行控制使加热腔内部产生和该工作模式相适应的特征温场，所述的特征温场包括短炉温场、长炉温场和退火炉温场中的两种或三种；所述工作模式包括前述的短炉模式(对应短炉温场)、长炉模式(对应长炉温场)和退火炉模式(对应退火炉温场)，所述控制分别按选定工作模式对应如前所述。

采取以上技术方案，本发明具有如下特点：控制组件中的各开关的通断对多组加热体，实现一台高温炉兼具短炉模式、长炉模式和退火炉模式中至少两种工作模式，以适用对不同类型、规格的热电偶的检测要求，大大降低热电偶检测成本。

本发明通过控制组件能根据预存的工作模式以及对应的控制方案，通过配电组件对加热腔周向布置的多组加热元件的功率大小进行周期性控制，使得不同工作模式下加热腔内不同位置产生不同设定目标的稳定均匀温区；通过在配电线路的各支路中设置相位继电器，通过控制相位继电器的控制角改变各支路的有效电流，从而控制不同加热元件接收的电能，控制简单且精细度好；针对在加热腔内不同位置的温场区域(对应不同工作模式)通过标定法确定各个温度点的控制参数并存储在控制模块中，实现一台高温炉具有短炉模式、长炉模式和退火炉模式中至少两种工作模式。利用本发明奇妙设计的可重新配置温区的高温炉，能根据不同工况切换不同的感兴趣区域，超乎想象地实现了一台高温炉对不同类型、规格的热电偶的检测，在满足使用灵活性的同时更是通过精细设计保证了适用不同工况下设定的温场环境，兼顾实用性和准确性，且在温度仪表检测/校准/计量领域能大大降低热电偶检测成本，是行业中的突破性创新，对行业发展有着引领意义。

附图说明

图1为本发明高温炉示例的炉芯组件的的结构示意图；

图2为本发明高温炉示例的配电组件和各电加热丝的连接示意图；

图3为本发明高温炉示例的信号连接框图；

图4为本发明高温炉另一示例的配电组件和各电加热丝的连接示意图；

图5为本发明高温炉另一示例的炉芯组件的结构示意图；

图6为本发明高温炉又一示例的炉芯组件的结构示意图；

图7为本发明高温炉又一示例的配电组件和各电加热丝的连接示意图；

图8为本发明高温炉短炉模式下的特别关注区域温场曲线图。

图9为本发明高温炉短炉模式下的特别关注区域温场曲线图。

图10为本发明高温炉短炉模式下的特别关注区域温场曲线图。

图11为本发明高温炉短炉模式下的特别关注区域温场曲线图。

主要标号：

1-炉芯组件，11-加热腔，12-加热元件，121-第一电加热丝，122-第二电加热丝，123-第三电加热丝；13-第一炉口，14-第二炉口；

2-配电组件，21-第一开关，22-第二开关，23-第三开关，24-第四开关；

3-测量组件，31-第一测温热电偶，32-第二测温热电偶，33-第三测温热电偶；

4-控制组件；

51-短炉特别关注温区，52-长炉特别关注温区，53-退火炉特别关注温区。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图，对本发明可重新配置温区的高温炉进行详细描述。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例一

该实施例中，高温炉与常规热电偶管式检测炉基本构成相同，设有炉芯组件1、配电组件2、测量组件3和控制组件4。

参见图1，炉芯组件1内设有加热腔11，加热腔的两端开口，分别为第一炉口13和第二炉口14，该加热腔11的轴向长度约为600mm。

在加热腔11外周分布有多个电加热体，各电加热体可以是环绕加热腔11内壁设置的电加热丝，也可以是围绕加热腔11设置的高温加热棒或高温加热管，例如硅钼棒。

例如，环绕加热腔11配置有第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123，第二电加热丝122设置在加热腔11的轴向中部区域且覆盖轴向区域长度约300mm，第一电加热丝121设置在第二电加热丝122偏向第一炉口13的一侧且覆盖轴向区域长度约150mm，第三电加热丝123设置在第二电加热丝122偏向第二炉口14的一侧且覆盖轴向区域长度约150mm；第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123的分布区域连续且不重合。

配电组件2用于向高温炉的炉芯组件1供电，包括配电线路和分布于配电线路上的第一开关21、第二开关22和第三开关23，如图2所示，配电线路连接外部电源U及炉芯组件1的各电加热丝，第一开关21和第一电加热丝121串联，第二开关22和第二电加热丝122串联，第三开关23和第三电加热丝123串联，第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123相互并联。

测量组件3用于监测炉芯组件1加热腔11内的温度，当待检热电偶从第一炉口13伸入加热腔11时，测量组件3从第二炉口14伸入，测量组件3包括多个测温传感器，例如，第一测温热电偶31、第二测温热电偶32和第三测温热电偶33，第一测温热电偶31的测量端设置于距离第一炉口13约150mm位置，第二测温热电偶32的测量端设置于距离第一炉口13约300mm位置(即加热腔11的轴向中心附近)，第三测温热电偶33的测量端设置于距离第二炉口14约150mm位置，参见图1所示。

控制组件4接收测量组件3的温度信号，并向配电组件2发出控制信号，通过配电组件2控制炉芯组件1，如图3所示，测量组件3各测温热电偶31、32、33测量相应位置的温度，并将温度信号反馈至控制组件4；控制组件4包括至少一个控制模块，控制模块可根据预设模式对配电组件2各开关21、22、23进行分阶段控制：

第一阶段，第一开关21和第三开关23周期性通断，使第一电加热丝121和第三电加热丝123的有效电压为外部电源的一半即U/2，第二开关22常闭，使第二电加热丝122的有效电压为外部电源即U，加热腔11内温度快速提升，当各测温热电偶测量的当前温度逼近目标温度值，进入第二阶段，即：根据不同的工作模式预设，通过第一开关21、第二开关22和第三开关23周期性通断控制，调整各电加热丝121-123的有效电压(由于电加热丝为纯电阻，根据P＝U

针对本实施例，控制组件4的控制模块中预设有短炉模式、长炉模式和退火炉模式。以下分述：

A.短炉模式下，参见图1，以距离第一炉口13约150mm处为中心的一定范围(例如±30mm)为短炉模式特别关注温区51，短炉特别关注温区51的最高温度由第一电加热丝121和第二电加热丝122的总功率决定，短炉特别关注温区51内的温度变化由第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之差决定，第三电加热丝123通过对加热腔11中部的影响对短炉特别关注温区51的温度变化有极小影响，因此，通过调节第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之和可以使短炉特别关注温区51的平均温度到达并稳定于目标温度值附近，调节第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之差可以使短炉特别关注温区51的温度变化减小，调节第三电加热丝123可以对短炉特别关注温区51的温度变化进一步微调。

以负载电源为U时的功率为标准功率P，设计了五组稳态下控温数据并测量各组控温数据下短炉温场特别关注温区51内各点的温度值绘制温场曲线图，温场曲线图的横坐标为轴向位置，其中横坐标零点表示短炉特别关注温区轴向中心点，横坐标负值方向为朝向第一炉口13方向，横坐标正值方向为朝向第二炉口14方向，单位为毫米，纵坐标为温度差值，即对应位置点温度和目标温度值之间的差值，单位为℃；

第一组，第一电加热丝121有效功率为0.303P，第二电加热丝122有效功率为0.513P，第三电加热丝123有效功率为0.10P，温场曲线如图8；

第二组，第一电加热丝121有效功率为0.308P，第二电加热丝122有效功率为0.513P，第三电加热丝123有效功率为0.15P，温场曲线如图9；

第三组，第一电加热丝121的有效功率为0.308P，第二电加热丝122有效功率为0.513P，第三电加热丝123有效功率为0.20P，温场曲线也同图9；

第四组，第一电加热丝121的有效功率为0.303P，第二电加热丝122有效功率为0.513P，第三电加热丝123有效功率为0，温场曲线如图10；

第五组，第一电加热丝121的有效功率为3.300P，第二电加热丝122有效功率为0.475P，第三电加热丝123的有效功率为0.10P，温场曲线如图11；

结合第一组和第二组控温数据以及图8和图9可知，适当范围内调整第一电加热丝121和第三电加热丝123有效功率，有助于减小温度梯度；结合第二组和第三组控温数据以及图9可知，一定范围内，继续提升第三电加热丝123有效功率无助于温场的改善；结合第一组和第四组数据以及图8和图10可知，第三电加热丝123的有效功率可以为零，但这会导致温场曲线在偏向第二炉口14一侧迅速劣化(温度梯度快速增加)；结合第一组和第五组数据以及图8和图11可知，适当范围内调整第一电加热丝121和第二电加热丝122的有效功率，可以比较明显地改变特别关注区域内的温场曲线形式。

短炉模式下的短炉温场适用于长度较短(例如长度小于等于700mm，如常见的300mm的短支热电偶)的热电偶的检测，此时，待测热电偶的测量端位于短炉温场特别关注温区51的中点(对应温场曲线图中横坐标零点)的位置，按图1所示例的尺寸，该中心位于距离第一炉口13的150mm处。

B.长炉模式，参见图1，以距离第一炉口13约300mm为中心处的一定范围(例如±30mm)为长炉特别关注温区52，长炉特别关注温区52的最高温度由第二电加热丝122的功率主要决定，第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之差决定了长炉特别关注温区52内靠近第一炉口13一侧的温度变化，第三电加热丝123和第二电加热丝122的功率之差决定了长炉特别关注温区52内靠近第二炉口14一侧的温度变化，因此，通过调节第二电加热丝122的功率可以使长炉特别关注温区52的最高温度到达并稳定于目标温度值附近，调节第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之差、调节第三电加热丝123和第二电加热丝122的功率之差可以使长炉特别关注温区52的温度变化减小，从而使长炉模式下，长炉特别关注温区52的平均温度稳定于目标温度值或其附近，长炉特别关注温区52的温度变化控制于一确定范围内，长炉模式下的长炉温场适用于长度较长(例如长度大于等于700mm)的热电偶的检测，此时，待测热电偶的测量端位于长炉温场特别关注温区52的中点的位置，按图1所示例的尺寸，该中点位于距离第一炉口13的300mm处。

C.退火炉模式，以距离第一炉口13约100mm至距离第二炉口14约100mm的区域为退火炉特别关注区域53，靠近第一炉口13的最低温度由第一电加热丝121的功率决定，靠近第一炉口13的峰值温度由第一电加热丝121和第二电加热丝122的总功率决定，加热腔11中部的谷值温度由第二电加热丝122的功率决定，靠近第二炉口14的峰值温度由第三电加热丝123和第二电加热丝122的总功率决定，靠近第二炉口14的最低温度由第三电加热丝123的功率决定，为了使靠近第一炉口13的最低温度和靠近第二炉口14的最低温度不低于限值，需要分别调节第一电加热丝121和第三电加热丝123功率满足一最低值，在此基础上，两处峰值温度和一处谷值温度给出了第二电加热丝122的功率活动范围，从而使退火炉模式下，退火炉特别关注温区53内各点的温度值均在某一确定范围内(例如目标温度值上下一定温度)，退火炉模式下的退火炉温场满足热电偶的退火要求，至于退火炉温场是否满足热电偶检测要求不在本实施例考虑范围内。

相对于现有技术，本实施例具体方式将整个加热工作期间划分为两个阶段，第一阶段通过较大功率的通电可以实现加热腔11内的快速升温，第二阶段利用对三段电加热丝有效功率的控制，使高温炉可以按照短炉模式、长炉模式或退火炉模式中的一种进行运行，用户在面对不同任务时，可以根据自身需要选择相应模式而无需更换新的管式炉，实现了现有技术所不具备的技术效果。

实施例二

本实施例是基于图1实施例给出的的高温炉的延伸。

参见图4，本实施例和实施例一高温炉的不同之处在于：

配电组件2还包括第四开关24，第四开关24的一端设置于第一开关21和第一电加热丝121之间，第四开关24的另一端设置于第三开关23和第三电加热丝123之间。

第一开关21、第二开关22和第三开关23均为相位继电器，相位继电器即具备相位控制功能的继电器，可根据给定的控制角进行周期性通断控制，例如，对于市电220V50Hz，为正弦波交流电，每一个脉冲周期长度为0.02s，如对相位继电器给定控制角θ，则在一个脉冲周期内，过零时相位继电器断开，过θ角时相位继电器闭合，过π(即反相过零)时相位继电器断开，过π+θ时相位继电器闭合，至2π(即下一周期过零)，相位继电器断开，如此周期性通断。

本实施例中，控制组件4包括至少一个控制模块和一个存储模块，存储模块内和各预设模式相对应的标定表，标定表包括多个目标温度以及每一目标温度所对应的控制方案。例如，控制方案包括第一开关21、第二开关22、第三开关23和第四开关24的通断状态(对应相位继电器的控制角)和持续时间，如果控制过程分为多个阶段，则标定表中的控制方案包括各个阶段的开关通断状态和持续时间。其中，各开关的通断状态可以根据设定的控制周期进行有规律的变化，例如相位继电器的控制角递增或递减，控制周期的范围可以是0.5s-3s，以在加热腔11内的特定温区内实现期望的均匀温度分布。

控制模块在工作时根据用户指令(工作模式确定)从存储模块中选择对应的标定表，并按照标定表对各开关进行控制，以实现相应工作模式下的预期目标，这种工作模式及其标定表应当在用户指令前进行预设。

该高温炉的加热腔11内根据工作模式不同会产生不同的特征温场(示例的，如预设的工作模式包括短炉模式、长炉模式和退火炉模式，则用户可选择其中任一中工作模式工作，例如，在短炉模式下，加热腔11内将在加热控制后形成短炉特征温场，再例如，在长炉模式下，则加热腔11内将在加热控制后形成长炉特征温场)，不同的特征温场一般有不同的特别关注区域，特别关注区域通常具备以下特征：稳定于目标温度值、一定的位置、一定的轴向长度(例如40mm、60mm、400mm或其它值)以及区域内各点的温度稳定在一定范围内(例如温度梯度满足一定的要求、各点温度值)。

标定表的标定过程主要是围绕上述特别关注区域进行，例如，具体标定过程如下：设定一目标温度值，控制第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123的负载功率，通过监测第一测温热电偶31、第二测温热电偶32和第三测温热电偶33的反馈温度值使加热腔11内特定区域(例如，特别关注区域要求的位置)满足对应温场要求的指标(例如，特别关注区域期望的温度梯度、均匀温场长度等)，记录标定过程中的控制方案，将满足温场要求的控制方案存储在控制组件4的存储器中；以此类推，将各个温度点分别设为目标温度值，并进行如上操作，即可获得该高温炉特定温区的标定表。测温热电偶个数和探头所处的位置(分别位于温区的两端和中间部位)参见图3，显然，标定精度要求提高，特定温区内放置的测温热电偶个数可增加，或者各测温热电偶可在特定温区范围内遍历测温。

本实施例中，控制模块预设了短炉模式、长炉模式和退火炉模式。其中：

A.短炉模式适用于长度小于700mm的待测热电偶对于此类型热电偶的检测，距离第一炉口180mm处为中心一定范围(例如±20mm)的区域为短炉特别关注温区51，短炉特别关注温区51的轴向长度为40mm，温区内温度梯度≤0.4℃/10mm；由于短炉特别关注温区51恰好位于第一电加热丝121和第二电加热丝122相接的区域，第一电加热丝121和第二电加热丝122决定了短炉特别关注温区51的平均温度和温场梯度，第三电加热丝123仅对对加热腔11中部的温度有影响进而对短炉特别关注温区51的温场梯度有较小影响，在各电加热丝功率可调的情况下，短炉模式的第一温场51是可实现的。

例如，短炉标定表包括多个目标温度值T

B.长炉模式适用于长度大于等于700mm的待测热电偶，根据相关检定/校准规程可知，对于此类型热电偶的检测，距离第一炉口300mm处为中心的一定范围(例如±30mm)的区域为长炉特别关注温区52，长炉特别关注温区52的轴向长度为60mm，温区内的温度梯度≤0.4℃/10mm；由于长炉特别关注温区52位于第二电加热丝122覆盖区域的中部，第二电加热丝122决定了长炉特别关注温区52的平均温度，第一电加热丝121和第三电加热丝123主要影响了准炉温区52的温场梯度，在各电加热丝功率可调的情况下，长炉模式的准炉温区52的温场也是可实现的。

C.退火炉模式用于对待处理热电偶(例如新制的贵金属热电偶)进行退火处理，根据相关检定/校准规程可知，对于此类型热电偶的检测，加热腔11中部区域为退火炉特别关注温区53，退火炉特别关注温区53的轴向长度为400mm，温区内的各点温度在目标温度值±20℃以内；由于退火炉特别关注温区53覆盖了整个第二电加热丝122分布区域以及第一电加热丝121和第三电加热丝123的部分分布区域，因此，第二电加热丝122决定了退火炉特别关注温区53的平均温度，第一电加热丝121和第三电加热丝123对退火炉特别关注温区53的平均温度有影响，且第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率分布密度差影响了退火炉特别关注温区53的部分温度分布，第三电加热丝123和第二电加热丝122的功率分布密度差影响了退火炉特别关注温区53的另一部分温度分布，上述两部分温度分布又直接影响了退火炉特别关注温区53内各点的温度差，在各电加热丝功率可调的情况下，退火炉模式的退火炉特别关注温区53的温场是可实现的。

长炉模式和退火炉模式与短炉模式的标定表形式和具体标定过程基本类似，这里不再赘述。

工作时，准备阶段，启动高温炉，用户通过控制组件4的显示屏操作，根据待检热电偶的具体情况确定目标温度值和工作模式。

例如，接通外部电源，用户设定目标温度值为T

短炉控制阶段内，控制模块控制各开关，使第四开关24断开，通过程序调用存储在存储模块的标定表中的控制方案，第一开关21、第二开关22和第三开关23周期性通断，例如，第一开关21的控制角为π/2，第二开关22的控制角为0，第三开关23的控制角为π/2。

长炉模式和退火炉模式的工作过程与短炉模式基本类似，这里不再赘述。

相对于实施例一，本实施例不仅实现了现有技术所不具备的同一炉体具备不同特定温场的技术效果，还针对一些常见工况设计了特定的控制方案，使一台高温炉能进行短型热电偶(长度小于700mm)、标准热电偶(长度大于等于700mm)的检测，以及对热电偶的退火处理。

实施例三

结合图5、图2和图3，本实施例给出了发明的另一种可行的高温炉方案。

参见图5，该实施例的高温炉与实施例一的高温炉不同之处在于(未特别指明内容均与实施例一相同，不再重复)，加热腔11的轴向长度约为610mm，第二电加热丝122设置在加热腔11的轴向中部区域且覆盖轴向区域长度约200mm，第一电加热丝121设置在第二电加热丝122偏向第一炉口13的一侧且覆盖轴向区域长度约为200mm，第三电加热丝123设置在第二电加热丝122偏向第二炉口14的一侧且覆盖轴向区域长度约为200mm，第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123在加热腔11内的分布区域连续且不重合。

测温组件3的第一测温热电偶31的测量端设置于距离第一炉口13约155mm位置，第二测温热电偶32的测量端设置于距离第一炉口13约305mm位置(即加热腔11的轴向中心附近)，第三测温热电偶33的测量端设置于距离第二炉口14约155mm位置。

该实施例中，高温炉的控制组件4预设了长炉模式和退火炉模式。

该实施例中的长炉特别关注温区52为距离第一炉口305mm一定范围内的区域(例如，以距离第一炉口305mm处为中心的60mm的轴向长度)。该长炉特别关注温区52位于第二电加热丝122覆盖区域的中部，第二电加热丝122决定长炉特别关注温区52的平均温度，第一电加热丝121和第三电加热丝123主要影响长炉特别关注温区52的温场梯度，在各电加热丝功率可调的情况下，长炉模式的长炉特别关注温区52的温场是可实现的；长炉标定表的标定过程是基于图2所示的配电线路通过解耦控制第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123的负载功率来实现的，即第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123分别处于并联的三个不同支路中，可以分别解耦控制，通过监测第一测温热电偶31、第二测温热电偶32和第三测温热电偶33的反馈温度值与目标温度值之间的差值，调整各支路中相位继电器的控制角(第一开关21、第二开关22和第三开关23的通断状态)和持续时间，使加热腔11内的长炉特别关注温区52的温场满足预期要求。将各目标温度以及每一目标温度所对应的控制方案存储在控制组件4的存储模块内得到该长炉标定表，其中，该实施例中，控制方案同样包括各开关的通断状态(各相位继电器的控制角)及持续时间。

退火炉特别关注温区53为距离第一炉口13约100mm至距离第二炉口14约100mm的一段区域。该退火炉特别关注温区53位于加热腔11中部，第一电加热丝121、第二电加热丝122和第三电加热丝123共同影响退火炉特别关注温区53的平均温度，靠近第一炉口13的最低温度由第一电加热丝121影响，靠近第一炉口13的峰值温度由第一电加热丝121和第二电加热丝122共同影响，加热腔11中部的谷值温度由第二电加热丝122影响，靠近第二炉口14的峰值温度由第三电加热丝123和第二电加热丝122共同影响，靠近第二炉口14的最低温度由第三电加热丝123影响，和长炉模式类似的，通过调整和记录，可获得退火炉标定表。

将上述获得的长炉标定表和退火炉标定表存储于存储模块，并允许控制模块进行调用。具体工作过程参见实施例一或实施例二。

实施例四

如图6，本实施例给出了发明的另一种可行的高温炉方案。

和实施例一不同(未特别指明内容均与实施例一相同，不再重复)，炉芯组件1内设有加热腔11，加热腔11仅在一端开口为第一炉口13，加热腔11的另一端为封闭且保温的，该加热腔11的轴向长度约为150mm。待检热电偶和测量组件中的热电偶均从第一炉口13伸入加热腔11。

环绕加热腔11配置有第一电加热丝121和第二电加热丝122，第一电加热丝121设置在靠近第一炉口13的位置且覆盖轴向区域长度约50mm，第二电加热丝122设置在远离第一炉口13的位置且覆盖轴向区域长度约100mm，第一电加热丝121和第二电加热丝122的分布区域连续且不重合。

配电组件2包括配电线路和分布于配电线路上的第一开关21和第二开关22，如图7所示，配电线路连接外部电源U及各电加热丝，第一开关21和第一电加热丝121串联，第二开关22和第二电加热丝122串联，第一电加热丝121和第二电加热丝122相互并联。

测量组件包括第一测温热电偶31和第二测温热电偶32，两个测温热电偶均设置于靠近加热腔11壁面以留出供待检热电偶插入加热腔的通道，第一测温热电偶31的测量端设置于距离第一炉口约65mm的位置，第二测温热电偶32的测量端设置于距离第一炉口约150mm的位置(即接近加热腔11的封闭端)

针对本实施例，控制模块预设了短炉模式和长炉模式。

短炉模式下，以距离第一炉口13约75mm为中心一定范围为短炉特别关注温区51，短炉特别关注温区51的最高温度由第二电加热丝122决定，短炉特别关注温区51内的温度变化由第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之差决定，因此，通过调节第二电加热丝122的功率之和可以使短炉特别关注温区51的平均温度到达并稳定于目标温度值附近，调节第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之差可以使短炉特别关注温区51内各点的温度差值变小，可知的，通过对第一开关21和第二开关22的通断时间进行控制，可以实现对第一电加热丝121和第二电加热丝122的有效功率进行控制，从而使短炉模式下，短炉特别关注温区51的平均温度稳定于目标温度值或其附近，短炉特别关注温区51的温度变化控制于一确定范围内。

长炉模式下，以距离第一炉口13约150mm(即加热腔11端部)相第一炉口13延伸一定长度为长炉特别关注温区52，长炉特别关注温区52的最高温度和温度变化均由第二电加热丝122主要影响，第一电加热丝121一定程度上影响长炉特别关注温区52内各点的温度变化，因此，通过调节第二电加热丝122可以使长炉特别关注温区52的平均温度到达并稳定于目标温度值附近，调节第一电加热丝121和第二电加热丝122的功率之差可以使短炉特别关注温区51内各点的温度差值变小，和短炉模式类似的，长炉模式下，可以使加热腔11内的特征温场符合长炉温场，其中长炉特别关注温区52满足既定值要求。

特别说明的，上述实施例一、实施例二、实施例三和实施例四中所介绍的各工作模式的温区仅是应用比较广泛的示例情况，根据具体情况，温区的位置和要求是可以调整的，而相应的，亦可按照以下方式来设计本发明方案对于调整后的温区要求的控制方案：

温区全部或者绝大部分落入某一加热体的覆盖范围内，则该加热体决定了温区的平均温度；温区分布在两个或三个加热体的覆盖区域内，则该两个或三个加热体决定温区的平均温度；

温区全部落入中部加热体的覆盖区域内且和两侧加热体的覆盖区域有一定距离，则两侧加热体对于温区的温度梯度有较大影响；温区全部落入某一侧加热体的覆盖区域，或者温区同时落入某一侧和中部加热体的覆盖区域且未超过加热腔轴向中心的，则一侧(落入)加热体和中部加热体决定温区的温度梯度，另一侧(未落入)仅有极小影响；温区分布在三个加热体的覆盖区域内时，则温度梯度有两部分，中部加热体和两侧加热体的功率分布密度差分别影响了这两部分温度梯度。

因此，通过上述分析，可以根据配电组件2的配电线路调整各开关的控制角，周期性控制各加热体的功率和持续时间，可达到预期温区要求。

特别说明的，对于上述实施例一和实施例二中的工作时的控温过程，可以使用例如PID控制或其它现有技术中的控制方法进行具体实现；以PID算法为例，如式1)中的kp为比例常数，T

对于实施例一或实施例二的高温炉还可以有以下细化或优化方案：

高温炉可以设有一炉体外壳，炉芯组件设置在炉体外壳内，配电组件、测量组件、控制组件等其它部件可以全部或部分设置在炉体外壳内；高温炉也可以不另设炉体外壳，即炉芯组件和其它组件采用电连接等方式实现组合；

高温炉可以设有一人机交互组件(例如，显示屏及人机交互界面)，用于显示温度、用户输入指令，控制组件可以和人机交互组件一体，也可以分离设置；高温炉也可以不设人机交互界面，仅设有允许信号输入输出的端口，该信号端口和控制模块信号连接，用户可以将计算机或其它输入设备和信号输入输出的端口连接，从而实现数据的读取和输入；

考虑到高温炉在使用一段时间后可能需要校准或者根据用户的需要进行调整，因此，针对实施例一和实施例二中描述的标定过程可能会在高温炉使用一段时间后再次进行，这一标定可能仅是可能发生的温度偏离进行处理，也可能是由于相关规程标准发生改变需要调整特定温场，还可能是由于用户自身需要，但其标定方式仍按照本发明描述进行；

显然，高温炉可仅设置短炉模式和长炉模式，或者，三种模式中其它两两组合，虽然实施方式中没有一一列举，但这些方式也是显而易见可实现的。

本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。