[发明专利]测量构件内部温度的置入式X射线成像方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及构件内部温度测量设备和方法，属于检测标定技术领域，尤其是一种测量构件内部温度的置入式X射线成像方法与设备。

背景技术

现代温度测量方法主要包括红外非接触测温技术、热电偶、热敏电阻测温技术和激光测温技术等。这些测温方法只能直接测量物体或结构表面的温度，无法满足很多场合中需要测量物体的内部温度或对内部温度进行监控的要求。如电气发热设备诸如电柜、电缆接头内部温度测量、锅炉炉内温度测量以及变压器中线圈绕组内部温度测量等。对于电缆接头内部温度的实时监视，有人提出在接头内部植入光纤光栅传感器，虽可实现对温度的实时监测，但未解决传感器在接头内部的安装方式、封装形式及在系统中运行的可靠性等问题。

目前构件内部温度场测量一般基于红外测温首先测得表面或近表面温度，然后通过传热理论推演内部温度。而较先进的两种锅炉炉膛温度场的测量方法是基于图像处理的温度场测量和声学高温测量法。前者利用计算机图像处理技术是一种非接触测量温度的方法，通过摄取燃烧室内部某个时刻的瞬时火焰图像，借助于光学理论和计算机图像处理技术计算出整个燃烧室内部的温度分布，该方法受使用的内窥式风冷CCD摄像头在高温、粉尘和溶渣等恶劣环境下的使用寿命限制；后者利用声波在气体混合物内的传播速度是绝对温度的第一函数这一原理测量温度，但是受发声器和接收器尺寸等原因限制。对变压器中线圈绕组内部温度测量的困难在于：内部空间小、全封闭、大电流工作形成的强电 磁干扰，目前所采用的热电阻测温、红外方法、光纤传感技术等都只能对绕组表面温度测量，而对其内部温度不能准确测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中由于物体或构件内部温度不易测量的难题，提供一种测量构件内部温度的置入式X射线成像方法与设备，实现准确、简单、可靠的非接触式构件内部温度的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量构件内部温度的置入式X射线成像设备，依次包括发射X射线的X射线管、具有通孔的铅板、将X射线转化成可见光的成像屏、采集成像屏上图像信息的相机、对相机采集的图像信息进行传输的图像传输单元以及处理与显示单元，所述的铅板和轻型耐高温隔热层之间放置被测构件，还包括放置在被测构件中的弯曲型水银感温元件，弯曲型水银感温元件的投影完全落在成像屏的显示范围内。其中，通孔的大小使穿过它的X射线覆盖采集成像屏，以此屏蔽多余的射线。

弯曲型水银感温元件能够有效地降低温度计对被测构件内部空间大小的要求，并使其投影完整地落在成像屏的显示范围内。

为防止热辐射对成像屏产生影响，所述的成像屏的前表面粘附有一层用于隔离被测构件发出的热辐射产生的热量的轻型耐高温隔热层，所述的轻型耐高温隔热层为厚度和材质均匀、低密度且耐高温的隔热棉类材料。轻型耐高温隔热层能够使X射线强度有较低的衰减，同时起到隔热的目的，若热辐射较低也可不用此隔热层。

所述的弯曲型水银感温元件的外形和大小与被测构件内部空间相适应。

所述的弯曲型水银感温元件的形状为平面规则曲线。

所述的弯曲型水银感温元件的形状为平面螺旋形、环形、弓形或波浪形。

所述的弯曲型水银感温元件由毛细管、水银感温泡和液柱组成，所述毛细管为密度小于水银的非金属或金属材料，如石英玻璃、铝合金等材料，毛细管材料的密度与水银的密度相差越大，成像屏上水银液柱的图像越清晰。

一种所述的X射线成像设备进行构件内部温度测量的方法，具有如下步骤：

①记录弯曲水银感温元件在被测构件内部的初始温度t₀；

②调整X射线管、铅板、成像屏和被测构件四者之间的位置，使弯曲型水银感温元件的投影完全落在成像屏的显示范围内，同时铅板屏蔽多余的X射线以防止其在相机上产生噪声；

③对弯曲型水银感温元件进行温度标定，计算得到弯曲型水银感温元件的温度灵敏度；

④X射线成像设备的X射线管发出X射线投射到初始温度t₀时的被测构件，相机将成像屏上的光信号转换成图像信息，图像传输单元将图像信息发送至处理与显示单元；

⑤X射线成像设备的X射线管发出X射线投射到工作温度t下的被测构件，相机将成像屏上的光信号转换成图像信息，图像传输单元将图像信息发送至处理与显示单元；