第231章 红外测温(1 / 1)

安家宴的欢声笑语随着小年夜的过去,渐渐融入了南锣鼓巷冬日的寻常烟火气中。

红钢小院的六户人家,在崭新的青砖院落里,开始了他们比邻而居、共同奋斗的新生活。

他们将新家园带来的踏实感与归属感,化为了更饱满的干劲,投入到各自的工作岗位上。

联合课题组的重心,已全面转向热处理车间正在新建的加热炉。

相较于改造旧炉时的修修补补、束手束脚,新炉的建设如同在一张白纸上绘制最新最美的图画,让赵老师、汤渺教授、方教授等技术人员充满了期待与严苛的要求。

赵老师整日泡在工地上,对每一块耐火砖的砌筑、每一段管线的铺设都要求近乎完美的精度。

然而,一个关键的问题很快浮现,如何精确、快速地测量炉内不同区域的真实温度,并掌握板材在回火、正火过程中动态的温度曲线?

现有的工业热电偶,如同迟钝的触须,需要插入炉内,不仅反应滞后,容易损坏,更致命的是,它只能测量单个接触点的温度,对于偌大炉膛内的温度场分布,无异于盲人摸象。

这对于研究热处理工艺对材料微观组织与性能的影响,对于基于精确数据优化加热曲线、提升产品品质和稳定性,构成了严重制约。

不仅赵老师为此头疼,方教授等人也提出了新的需求。

他们希望‘电子耳朵’能监测大型轧辊轴承在高速、重载运行下的温度变化,以预防因过热导致的润滑失效和轴承烧毁。

但轧辊的旋转和现场油污、震动的恶劣环境,使得传统的接触式测温几乎不可能实现。

一次技术讨论会上,面对温度测量的难题,吴国华推了推他那厚厚的眼镜,半开玩笑地感叹道:“唉,要是能有那么一种‘眼睛’,不用接触,隔空就能‘看到’温度,那该多好。”

说者无意,听者有心。

“隔空看到温度……红外测温!”

吕辰脑海中如同划过一道闪电,瞬间捕捉到了这个在后世工业、医疗乃至家庭都司空见惯的技术名词。

但在六十年代初的中国,这绝对是只存在于国外顶尖实验室论文和少数军事应用中的“黑科技”。

其核心原理也简单,任何高于绝对零度的物体都会持续辐射红外线,而辐射的强度与它的表面温度存在着确定的函数关系,即斯忒藩-玻尔兹曼定律。

虽已是物理学常识,但要将那极其微弱的红外信号从背景噪声中捕捉、转换为可精确测量的电信号,并最终显示为直观的温度读数,这其中涉及精密光学系统、高灵敏度半导体红外传感器、低噪声放大电路以及复杂的标定算法,每一座都是需要逾越的技术高山。

“隔空看到温度……”吕辰喃喃自语,目光不由自主地落在了实验室角落里那几块因设计迭代而被淘汰的废弃“掐丝珐琅”电路板上。

这些暗红色的陶瓷板,电路清晰,质地坚硬,是良好的绝缘体和结构基座。

一个大胆乃至有些疯狂的念头,在他心中迅速滋生、成型。

他想起了前世新冠疫情期间防疫部门配发给农家乐使用的红外测温枪,想起了当时因为好奇在网上搜索到的简易测温枪拆解图,以及这一世学到的大学物理和电子学的基础知识。

他没有犹豫,当即在讨论会上提出了一个构想:“方教授,赵老师,国华的话提醒了我。或许,我们可以尝试制作一个简易的‘非接触式测温装置’。”

他拿起粉笔,在小黑板上边画边讲:“首先,是传感器。我们可以利用‘轧胚-原位还原烧结’工艺,尝试在微型陶瓷基片上,制作一个极其精细的‘热电堆’。”

他画出一系列串联的结点:“这个热电堆由数十对甚至上百对微米级的铜-康铜,或其它合适的热电偶材料结串联而成,当红外线聚焦照射到热电堆一端,使其成为热端,与环境温度的冷端产生微小温差,热电效应就会产生一个与温差成正比的微弱电压信号。这相当于直接将目标的热辐射能转化成了电信号。”

“其次,是光学系统。我们不需要复杂的光学镜头,可以尝试从废旧设备上拆下合适的凸透镜,配合一个手工打磨、内壁抛光如镜的黄铜圆筒,构成一个最简单的聚焦系统,将目标发射的红外辐射能尽可能多地汇聚到我们制作的微型热电堆敏感面上。”

“再次,是信号处理与显示。我们可以在一块小型化的‘掐丝珐琅’电路板上,集成一颗实验型锗晶体管,配合筛选出的高精度电阻和电容,构成一个微伏级别的直流放大电路。最后,驱动一个高灵敏度的微安表头。”

他指了指旁边工作台上一个微安表:“我们可以重新绘制它的表盘刻度,将其直接校准为温度显示。”

“能源就好办了,两节普通的干电池足以。”

吕辰的构想虽然粗糙,但逻辑清晰,每一步都试图建立在课题组已有的技术能力之上,尤其是核心的“掐丝”工艺和陶瓷基板。

这已不仅仅是一个想法,而是一个具备一定可行性的技术路径图。

方教授听得眼中精光连闪。

作为电子与控制领域的专家,他立刻捕捉到了这个构想背后蕴含的巨大潜力与创新性。

他兴奋道:“好!小吕同学,你这个思路太好了!因陋就简,就地取材,却直指核心!我们现在有条件试一试!”

赵老师也从最初的惊愕中回过神来,作为热工专家,他比任何人都更清楚这样一个装置若能成功,对热处理研究乃至整个工业监测意味着什么。

他深吸一口气,沉声道:“理论上完全说得通!关键在于工艺实现和信号提取。值得一试!”

团队的激情瞬间被点燃。

任何的困难在这样一个充满诱惑力的目标面前,都显得微不足道。

说干就干。

方教授亲自挂帅,吕辰、吴国华等四名同学作为核心骨干,又抽调了两名对“掐丝”工艺最精熟的工人师傅和一名擅长电路调试的青年教师,组成了一个临时的实验小组,在实践车间一个相对安静的角落里开展了工作。

他们从仓库领取了所需的铜丝、康铜丝、微型陶瓷基片、实验锗晶体管、高阻值电阻、小容量电容、废弃的望远镜镜片,以及一些边角料黄铜棒。

接下来的两天,这个角落灯火通明,充满了锉刀打磨声、微小的焊接火花和讨论声。

制作微型热电堆是最精细的活儿。

两位老师傅戴着放大镜,屏息凝神,用特制的微型夹具,将比头发丝还细的铜丝和康铜丝,按照设计好的串联图案,一点点“掐”在指甲盖大小的陶瓷基片上,确保每一个结点都牢固、绝缘。

这简直是在进行一场微米级的“掐丝珐琅”创作。

吴国华负责光学部分,他找来一根黄铜棒,指导着青工,在车床上小心车出圆筒,然后用不同目数的砂纸和抛光膏,一点点将内壁打磨得光可鉴人。

最后,将一块从旧望远镜上拆下的凸透镜,精心固定在圆筒前端。

吕辰、方教授和另一名老师则专注于电路。

在一块比巴掌略大的陶瓷基板上,他们用最细的铜丝,“掐”出放大电路的走线,然后将那颗宝贵的锗晶体管、几个经过万用表精心筛选的电阻电容,小心翼翼地焊接上去。

最后,引出导线连接到那个被拆开表壳的微安表头上。

吕辰根据理论计算和估计,用钢笔在空白纸片上画出了初步的温度-电流刻度,暂时贴在表盘上。

能源采用了两节普通的一号电池。

所有的部件被用绝缘胶布、小螺丝和支架笨拙而牢固地组合在一起。

最终呈现在众人眼前的,是一个看起来非常粗糙、甚至有些怪异的装置。

一个带着透镜黄铜“枪管”,连接着一个裸露着暗红色电路和金属元件的“手柄”,手柄后方拖着一根电线,连接着那个被改造的、表盘贴着临时刻度的微安表“显示器”。

整个装置充满了手工制作的痕迹。

所有人的目光都聚焦在这个粗糙的造物上,车间里安静得能听到彼此的呼吸声。

方教授深吸一口气,平复了一下有些颤抖的手,拿起这个沉甸甸的装置。

他将其对准工作台上一个正在工作的实验电烙铁,透过简陋的准星,他小心翼翼地按下了手柄上一个临时加装的开关。

电路接通。

微安表的指针先是颤抖了一下,仿佛在积蓄力量,随后缓缓地、却异常坚定地偏转,指向了贴纸上标注着“约300+”的刻度区域!

“动了!真的动了!”一名青工忍不住低呼出声。

方教授迅速移开“枪口”,指针缓缓回零。

他又将其对准旁边一杯冒着热气的温水,指针再次偏转,指向低温区域。

接着,对准一块刚从窗外拿进来的冰,指针指向了更低的、接近零度的位置。

虽然绝对精度未知,量程有限,更没有经过严格的标定,但它确确实实,对不同温度的物体,做出了非接触式的、有区分度的响应!

“成功了……我们……我们真的做出来了?!”吴国华的声音因激动而有些变调。

方教授没有回答,他强压着内心的惊涛骇浪,将“枪口”缓缓转赵老师的手背。

他再次按下了开关。

指针应声偏转,指向了一个大约三十多度的位置。

看着那随着自己体表温度而偏转的指针,又看了看那没有任何接触、甚至距离他手背还有十几厘米的“枪口”,赵老师脸上的表情从最初的疑惑,迅速变为震惊,最终化为一种难以言喻的骇然。

他下意识地缩回了手,仿佛被那无形的“视线”灼伤。

“我们好像……”方教授的声音干涩,他缓缓放下那沉甸甸的装置,仿佛它烫手一般。他环视着周围每一张激动又难以置信的脸,一字一顿地说道:“……我们造出了一个本不该属于这个时代的东西。”

赵老师的呼吸变得急促,他凑近那个粗糙的装置,如同在看一件绝世瑰宝,又像是在看一个潘多拉魔盒:“这……这东西……我从未在任何文献上见过能手持的、如此……如此直接的非接触测温装置!”

“所有人都知道原理是基于红外辐射,”方教授的眼神锐利如鹰,扫过在场每一个人,“可是这……将原理变成这样一个可以实际操作的工具……太超前了。它可能会给我们,给国家,带来天大的机遇。”

车间里瞬间安静下来,只有设备低沉的嗡嗡声。

所有人都瞬间明白了方教授话中的份量。

这样一个超越时代、具有军事和重大工业应用价值的发明,一旦泄露出去,会引来何等复杂的局面?

羡慕、觊觎、刺探、甚至更糟糕的事情,都可能发生。

“必须绝对保密!这不是商量,是纪律!是命令!”赵老师语气凝重、斩钉截铁,“在今天的事情得到妥善处理、向上级完整汇报并确保万无一失之前,在场的所有人,必须把这件事烂在肚子里!谁要是走漏半点风声,那就是对国家和人民的犯罪!听明白没有?”

众人重重点头,眼神交流中达成了无声的契约。

再次看向那粗糙装置的眼神,已充满了敬畏,如同在看一件决定命运的神器。

“我们叫它……‘红外测温枪’如何?”方教授看着窗外已然漆黑的夜空,缓缓说道。

这个名字,直观而贴切。

他们不敢耽搁,连夜奋战。

由吕辰和吴国华执笔,方教授和赵老师补充审核,将“非接触式红外测温枪”的发明动机、理论基础、技术实现路径、制作过程、初步测试现象以及其潜在的重大应用价值,如高温炉窑、旋转设备、电气设备、甚至医疗领域的非接触测温,形成了一份详尽的内部技术报告。

报告中着重强调了其“原理基于公开物理定律,但实现技术为自主创新,目前未见国内外有同类手持实用化装置报道”。

第二天一早,天刚蒙蒙亮,方教授和赵老师带着技术报告,以及测温枪原型,敲开了李怀德办公室的门。

当方教授言简意赅地说明来意,并亲自演示了用测温枪测量他办公桌上那杯热茶的温度后,李怀德脸色变得无比严肃。

他仔细听完了方教授和赵老师的补充说明,特别是关于技术超前性和保密重要性的强调。

他拿起那支粗糙的“枪”,反复端详,手指拂过冰凉的黄铜枪管和裸露的电路,眼中闪烁着震惊、狂喜与审慎交织的复杂光芒。

“你们确定?这东西,全世界都还没有?这是独一份?”李怀德的声音低沉而有力。

“以我们目前掌握的国内外技术文献和情报来看,可以肯定。”方教授郑重回答。

李怀德深吸一口气,猛地站起身,在办公室里踱了两步,随即做出决断:“好!太好了!方教授,赵老师,你们立了大功了!这‘红外测温枪’,是咱们实践基地、咱们实验室的最新、最高机密成果!”

他斩钉截铁地命令道:“立刻执行最高保密纪律!所有参与研发人员,暂时集中在车间指定区域,未经我允许,不得与外界接触,不得传递任何消息。原型的测试数据,全部封存!”

他拿起内部电话,接通厂保卫科:“我是李怀德,立刻调派绝对可靠的人员,加强实践基地的警戒,没有我的条子,一只苍蝇也不准随便进出!注意,是最高级别警戒!”

放下电话,李怀德对二人说道:“你们现在就回车间,安抚好大家,就当是进行一次封闭攻关。这东西干系太大,我必须立刻、亲自向上级汇报!”

他小心地将技术报告塞进内衣口袋,然后用那块棉布重新将测温枪原型仔细包好,拎在手中。

“等我消息!”

说完,李怀德甚至没有叫司机,自己推着自行车,顶着清晨的寒风,径直朝着市工业局的方向,疾驰而去。

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