[实用新型]单晶炉勾形磁场一线测温装置

说明书

技术领域

本实用新型属于晶体生长设备应用技术领域，具体涉及一种单晶炉勾形磁场一线测温装置。

背景技术

勾形磁场是直拉硅单晶炉装置的重要组成部分，它为采用直拉（CZ）法生产单晶硅提供良好的磁场环境，可以有效控制晶体中的氧和碳的含量，改变杂质的径向和轴向的均匀性，从而提高单晶品质。勾形磁场由多只线圈串联叠加为上下两组，每只线圈通常由3至4根空心方铜管外包绝缘带并行绕制而成，通过在方铜管中通水的方式来带走线圈产生的热量从而实现对磁场线圈的冷却。实际运行中，可能会因冷却水流量不够或空心方铜管堵塞等原因会导致磁场线圈整体温度或局部温度过高等问题。为了保证磁场线圈工作在正常允许的温度范围内，避免由磁场温度过高而引发的设备故障，实时准确掌握磁场线圈温度的分布情况至关重要。由于单晶炉勾形磁场冷却水系统中进水口温度低于出水口温度，因此只要能实时监测勾形磁场冷却水系统中每只线圈的出口水温度即可知道这只线圈是否超温，并在线圈温度高于某一阈值时给出报警信息，提醒运行维护人员及时采取必要措施，保证磁场设备的安全。

为了完成这一任务，及时准确测量磁场每只线圈出水口的温度数据的测温装置成为磁场系统中很重要的监测设备。目前常用的方法是采用热电偶来测温，具有较高的精确度和较宽的测量范围。但是采用热电偶来测量磁场线圈温度存在以下问题：

1）将每一测点的水温变化反应在热电偶上的信号转变为微处理器可以得到的温度信号需要进行信号调理，强磁场环境下会对信号调理电路产生影响，并会引入误差，导致测量精度降低；

2）热电偶采用点对点的测温方式，对于勾形磁场上百个测温点，每个测温点都需要信号连接、信号调理、A/D采样并计算温度，这会导致测量装置庞大、接线复杂、调试及故障查找困难等问题。

由于单晶炉的勾形磁场装置冷却水进出口处于铁磁屏蔽体和单晶炉后立柱之间，空间狭小，不可能留很大空间给辅助的测温系统。因此采用热电偶方案时通常都不对每个线圈的出水口测温，而是选择每只线圈并行绕制时铜管最长的最外侧点的温度来对整只磁场线圈温度进行估计。这种方式能反映冷却水流量过低的故障，但没有考虑线圈内部堵塞的情况，会带来很大的风险，降低识别故障的能力，实际应用中就发生过并行绕制的其它铜管堵塞而外层测点温度并不高的情况，导致磁场线圈局部温度过高烧坏绝缘层的事故发生。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种单晶炉勾形磁场一线测温装置，解决了现有采用热电偶来测温，强磁场环境下会对信号调理电路产生影响，并会引入误差，导致测量精度降低；测量装置庞大、接线复杂、调试及故障查找困难的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，单晶炉勾形磁场一线测温装置，包括四路温度测量线路，每一路温度测量线路包括上线圈测量线路和下线圈测量线路，上线圈测量线路包括11个测点，下线圈测量线路包括16个测点，每个测点上连接有一个数字温度传感器，每个数字温度传感器串联后与微处理器连接，微处理器与单晶炉磁场控制系统进行双向通信。

本实用新型的有益效果是，通过一条数据线将微控制器接口与多个安装在线圈出水口处的数字温度传感器相连接，微控制器通过数字温度传感器出厂前设定的标示码来确定被测点的位置。由于数字温度传感器的测量输出为数字量，且事先已被校准，无需通过信号调理环节便可通过微控制器直接获得温度信息，并将信息送达单晶炉磁场控制主机，组网简单，抗干扰能力强，安装方便。

附图说明

图1本实用新型单晶炉勾形磁场一线测温装置的组网结构示意图；

图2是本实用新型单晶炉勾形磁场一线测温装置中一路温度测量线路的结构示意图。

图中，1.上线圈测量线路，2.下线圈测量线路，3.数字温度传感器，4.微处理器，5.单晶炉磁场控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型单晶炉勾形磁场一线测温装置的结构如图1及图2所示，包括四路温度测量线路，每一路27个测点，分为上线圈测量线路1和下线圈测量线路2，上线圈测量线路1包括11个测点，下线圈测量线路2包括16个测点，每个测点上连接有一个数字温度传感器3，每个数字温度传感器3串联后与微处理器4连接，微处理器4与单晶炉磁场控制系统5进行双向通信。

本实用新型的工作过程为：27个测点的温度数据连同标识码通过数据线送入微处理器4的一路I/O通道，微处理器4根据事先设定的传感器标识码和测点的对应关系获得测点的温度，并将相应测点的温度信息送达单晶炉磁场控制系统5进行判断、显示，并在温度过高时报警并保护，如图2所示。