專利名稱：單晶高溫合金定向凝固過程溫度場自動采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高速凝固技術，具體地說是一種單晶高溫合金高速凝固定向凝固過程溫度場自動采集裝置。
背景技術：
在定向凝固(HRS)理論及工藝的研究過程中，常常要知道凝固過程中溫度場的分布情況(尤其是固/液界面溫度場)，并根據(jù)溫度場的分布狀況計算出直接影響鑄件組織和性能的某些重要凝固參數(shù)，如溫度梯度、凝固速度、糊狀區(qū)寬度、冷卻速度等。HRS凝固過程是一個三維的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程，金屬和模殼材料的熱物理性質是隨溫度而變化的，合金凝固時要放出結晶潛熱，并且傳熱條件隨著凝固的進行不斷變化。因此，要建立一個包括以上因素的溫度場模型是極其困難的。在工業(yè)生產中，HRS定向凝固過程是在真空密閉設備中進行的，對于某些特殊材料如單晶高溫合金，在凝固過程中爐內溫度高達1700℃，無法應用光學紅外測溫儀等測溫儀器對鑄件凝固過程的溫度場進行測量，我國目前多采用多筆記錄儀或應用電位差計來測量鑄件凝固過程溫度場的變化，然后在根據(jù)電偶分度表查出對應溫度，這種方法不但費工費時，而且實驗誤差也較大，同時無法根據(jù)溫度場的變化情況適時對凝固過程進行控制。

發(fā)明內容
為了克服上述不足，本實用新型的目的是提供一種抗干擾能力強、能應用于大型HRS定向凝固爐爐前、實時進行監(jiān)測的單晶高溫合金高速凝固定向凝固過程溫度場自動采集裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是由溫度傳感器、冷端補償電路、多路開關、放大器、觸發(fā)器、模數(shù)轉換器、光電隔離器組成，其中至少1個采樣用溫度傳感器安放在定向凝固爐中，其輸出接冷端補償電路，并經多路開關接至運算放大器，所述運算放大器的輸出端經模數(shù)轉換器至光電隔離器輸入端，溫度傳感器輸出端還接觸發(fā)器，觸發(fā)器及光電隔離器輸出端分別經模式轉換器后至微型計算機，存儲于其存儲器中的數(shù)據(jù)采集程序進行處理；所述冷端補償電路接在模擬量輸入之前，由二端電流源器件、三端穩(wěn)壓器、第一～二電阻組成，其中二端電流源器件一端接第一～二電阻的節(jié)點處，另一端至三端穩(wěn)壓器，三端穩(wěn)壓器另一端與第二電阻另一端一起共地，所述第一電阻另一端與三端穩(wěn)壓器第三端相連，所述溫度傳感器并聯(lián)在第一電阻兩端。
本實用新型具有如下優(yōu)點本實用新型所建立的數(shù)據(jù)采集和控制電路較好地解決了現(xiàn)場的干擾問題，使現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)平穩(wěn)，計算可靠，數(shù)據(jù)采樣周期可達毫秒級，能很好地滿足工藝分析的精度要求，省工省時，不僅用于普通凝固過程溫度場的測試，還可用于大型定向爐爐前凝固過程溫度場的現(xiàn)場實時測定，獲取凝固過程中的凝固參數(shù)。


圖1為本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳述本實用新型。
如圖1、2所示，本實用新型由溫度傳感器、冷端補償電路、多路開關、放大器、觸發(fā)器、模數(shù)轉換器、光電隔離器組成，其中8個采樣用溫度傳感器TC安放在定向凝固爐中，其輸出接冷端補償電路，并經多路開關MUX接至運算放大器AMP完成放大、采樣保持功能，所述運算放大器AMP的輸出端經模數(shù)轉換器A/D至光電隔離器PI輸入端，溫度傳感器TC輸出端還接觸發(fā)器TG，觸發(fā)器TG及光電隔離器PI輸出端分別經模式轉換器后至微型計算機，存儲于其存儲器中的數(shù)據(jù)處理程序進行處理；所述冷端補償電路接在模擬量輸入之前，由二端電流源器件器件U、三端穩(wěn)壓器TR1、第一～二電阻R1～R2組成，其中二端電流源器件器件U輸出電流與其器件本身所處的熱力學溫度成正比，其一端接第一～二電阻R1～R2的節(jié)點處，另一端至三端穩(wěn)壓器TRI，三端穩(wěn)壓器TR1另一端與第二電阻R2另一端一起共地，所述第一電阻R1另一端與三端穩(wěn)壓器TRI第三端相連，所述溫度傳感器TC并聯(lián)在第一電阻R1兩端；所述第二電阻R2為可調電阻。
本實施例多路開關MUX采用AD7503，運算放大器AMP采用741C放大器，觸發(fā)器TG采用四D觸發(fā)器74175，模數(shù)轉換器A/D為AD574 12位芯片，冷端補償電路中，二端電流源器件U采用AD590，三端穩(wěn)壓器TRI采用AD580，由二端電流源器件U構成的參考端溫度補償電路，靈敏、準確、可靠，調整亦比較方便。本實用新型所述溫度傳感器TC采用W-Re3～W-Re25電偶(該電偶能在高達2300℃的溫度下工作)用于采集電壓信號；由放大器AMP對采集的電壓信號進行放大，采用光電隔離器對外界進行屏蔽，達抗外界工作環(huán)境的干擾目的；為了提高轉換速率，采用RS232/RS485模式轉換器，將RS232模式轉為RS485模式，由80486PC機對采集的數(shù)據(jù)進行了處理，獲得鑄件凝固過程的各種凝固參數(shù)。
將本實用新型試用于國產大型ZGD-2真空單晶爐現(xiàn)場，采集的數(shù)據(jù)平穩(wěn)，較好的解決了現(xiàn)場的干擾問題，達到了工藝分析的要求。
權利要求1.一種單晶高溫合金定向凝固過程溫度場自動采集裝置，其特征在于由溫度傳感器、冷端補償電路、多路開關、放大器、觸發(fā)器、模數(shù)轉換器、光電隔離器組成，其中至少1個采樣用溫度傳感器(TC)安放在定向凝固爐中，其輸出接冷端補償電路，并經多路開關(MUX)接至運算放大器(AMP)，所述運算放大器(AMP)的輸出端經模數(shù)轉換器(A/D)至光電隔離器(PI)輸入端，溫度傳感器(TC)輸出端還接觸發(fā)器(TG)，觸發(fā)器(TG)及光電隔離器(PI)輸出端分別經模式轉換器后至微型計算機，存儲于其存儲器中的數(shù)據(jù)采集程序進行處理。
2.按照權利要求1所述自動采集裝置，其特征在于所述冷端補償電路接在模擬量輸入之前，由二端電流源器件(U)、三端穩(wěn)壓器(TRI)、第一～二電阻(R1～R2)組成，其中二端電流源器件(U)一端接第一～二電阻(R1～R2)的節(jié)點處，另一端至三端穩(wěn)壓器(TRI)，三端穩(wěn)壓器(TRI)另一端與第二電阻(R2)另一端一起共地，所述第一電阻(R1)另一端與三端穩(wěn)壓器(TRI)第三端相連，所述溫度傳感器(TC)并聯(lián)在第一電阻(R1)兩端。
專利摘要本實用新型公開一種單晶高溫合金定向凝固過程溫度場自動采集裝置,由溫度傳感器、冷端補償電路、多路開關、放大器、觸發(fā)器、模數(shù)轉換器、光電隔離器組成,其中:至少1個采樣用溫度傳感器安放在定向凝固爐中,其輸出接冷端補償電路,并經多路開關接至放大器,所述放大器的輸出端經模數(shù)轉換器至光電隔離器輸入端,溫度傳感器輸出端還接觸發(fā)器,觸發(fā)器及光電隔離器輸出端分別經模式轉換器后至微型計算機,存儲于其存儲器中的數(shù)據(jù)處理程序進行處理。本實用新型能應用于大型HRS定向凝固爐爐前、實時進行單晶高溫合金定向凝固過程溫度場自動監(jiān)測。
文檔編號B22D27/04GK2514952SQ0127225
公開日2002年10月9日 申請日期2001年12月19日 優(yōu)先權日2001年12月19日
發(fā)明者李金國, 趙乃仁, 王震, 金濤, 王志輝, 侯桂臣, 孫曉鋒, 管恒榮, 胡壯麒 申請人:中國科學院金屬研究所