
为什么在玻璃退火过程中,0.1℃的精度如此重要?
如果你曾经遇到过实验用玻璃器皿无缘无故破裂的情况,那一定很让人沮丧吧。通常,这种问题都是因为退火过程中的微小误差造成的——也许只是温度出现了几十分之一的度数变化而已。 玻璃对温度非常敏感,它有一个非常狭窄的适宜温度范围。如果温度波动过大,就会在玻璃内部产生应力。虽然这些应力可能暂时看不出来,但它们就像定时炸弹一样,终会引发玻璃的破裂。
如何精确控制温度
大多数人依靠热电偶来测量温度,但这种方法有个缺点:它只能检测到传感器接触到的表面的温度,而无法反映整体温度状况。 我们更倾向于使用红外线传感器,因为它们可以直接检测玻璃表面的辐射。为了达到0.1℃的精度,我们需要使用窄带光谱滤波器。这就好比为传感器装上了“降噪耳机”,可以过滤掉加热元件产生的热量以及窑炉壁反射的热量,从而准确测量玻璃本身的温度。
在裂纹出现之前阻止其形成
当玻璃的某一部分温度高于其他部分时,就会发生应力裂纹。关键就在于温度的梯度。 如果传感器能够精确到0.1℃,那么PID控制器就可以进行精确的温度调节,避免温度超限的情况发生。 需要注意的是:不同类型的玻璃——比如硼硅玻璃和石英玻璃——其发热方式有所不同。如果更换了玻璃材质,就必须调整控制器中的发射率设置。否则,测量结果就会出现偏差,再次陷入猜测之中。
最容易导致问题的一点
最糟糕的是,高精度的红外线传感器其实很容易受环境影响。在窑炉内部,蒸汽或灰尘可能会弄脏传感器镜头,导致0.1℃的精度完全丧失。这就好比试图透过雾蒙蒙的窗户来读取温度计上的数值一样。 解决办法很简单:我们可以使用正压空气来清洁镜头,这样就能确保镜头的清晰度,从而获得准确的测量结果。