專利名稱：防熱材料地面模擬試驗裝置控制與監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
(一)、所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及的是一種控制與監(jiān)測裝置，具體地說是一種能夠在超高溫、強電和大干擾環(huán)境下對防熱材料地面模擬試驗系統(tǒng)進行手/自動并行監(jiān)控的裝置。
(二)、背景技術(shù)防熱材料的表征和評價需要一系列的地面模擬和檢測分析方法，其中電弧等離子體加熱器及其檢測診斷技術(shù)可以涵蓋的參數(shù)范圍大，模擬時間長，是最為重要的地面模擬方法，其特點是可以提供連續(xù)可控的超音速氣流。按電源供電方式的不同電弧加熱器可分為直流和交流電弧加熱器。直流電源等離子發(fā)生器的電源通常需要整流設(shè)備，因此使系統(tǒng)變得非常復(fù)雜，體積龐大，價格昂貴，同時陰極利用率非常低，需要經(jīng)常更換。而交流等離子發(fā)生器由于其陰極和陽極隨電網(wǎng)的頻率不斷變換位置，因此電極的最低利用率在極限條件下是直流等離子體發(fā)生器中的兩倍。以交流等離子電弧加熱器核心輔以其它支持其工作的子系統(tǒng)，建立一套相對廉價，具有一定柔性的模擬功能，在線監(jiān)測功能完備，試驗與理論分析緊密結(jié)合的防熱材料地面燒蝕試驗?zāi)M系統(tǒng)來進行防熱材料的表征和評價的方法已經(jīng)逐漸被普遍接受。
在以交流等離子電弧加熱器為核心的防熱材料地面模擬試驗系統(tǒng)工作過程中，為盡可能全面地描述被燒蝕試件在燒蝕過程中所發(fā)生的變化，除要檢測噴嘴出口處等離子體的溫度、壓力等關(guān)鍵參數(shù)外，還需檢測其它支撐子系統(tǒng)的大量參數(shù)，為盡量準(zhǔn)確地得到試件行為參數(shù)，有些參數(shù)需要以較高的速度進行采集。從以上這些要求來看，通過傳統(tǒng)的人工控制試驗進程和記錄數(shù)據(jù)的方法是無法滿足要求的，能夠快速、準(zhǔn)確控制復(fù)雜系統(tǒng)運行并采集其運行過程中關(guān)鍵參數(shù)的試驗過程監(jiān)控技術(shù)成為了解決這一難題的有力工具。
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，尤其是計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，試驗過程監(jiān)控技術(shù)逐漸發(fā)展成為了計算機技術(shù)、自動化技術(shù)與試驗技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)。建立一套以計算機為核心的防熱材料地面模擬試驗監(jiān)控系統(tǒng)已成為防熱材料服役行為研究過程中必須解決的問題。
交流等離子電弧加熱器的工作電壓和電流可達10000V，800A，冷卻水流量5/S(水溫不超過25℃)，氣源流量為0.546m3/m(壓力為1.7Mpa)，加熱器出口處溫度超過2300℃，氣體流速超過1倍音速，氣體中含有粒徑達數(shù)百微米的高密度粒子。國內(nèi)目前還沒有能夠?qū)θ绱藦?fù)雜環(huán)境下的試驗系統(tǒng)進行試驗過程監(jiān)控的監(jiān)控系統(tǒng)。
(三)、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一套能夠在超高溫，強電和大干擾環(huán)境下對防熱材料地面模擬試驗系統(tǒng)手/自動并行監(jiān)控的防熱材料地面模擬試驗裝置控制與監(jiān)測系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在提供電源的高壓電源中串聯(lián)電壓互感器，互感器輸出端接整流裝置，整流裝置輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器與計算機之間通過雙絞線連接，高壓源中串聯(lián)接觸器，接觸器由控制回路中串聯(lián)的數(shù)控繼電器控制，數(shù)控繼電器通過雙絞線連接計算機；在提供氣體的空氣壓縮機和控制器路通斷的電磁閥控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS-485信號線接計算機，氣體流動線路上接有氣壓變送儀和氣體流量計，變送儀和流量計的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，無紙記錄儀輸出信號通過RS-485信號線接計算機；在為加熱器提供冷卻水的冷卻水泵和向空氣壓縮機提供冷卻水的冷卻管泵的控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS-485信號線接計算機，在冷卻水循環(huán)線路上接渦輪水流量計和工業(yè)熱電阻，流量計和熱電阻的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，無紙記錄儀輸出信號通過RS-485信號線接計算機。
本發(fā)明還可以包括1、整個監(jiān)控系統(tǒng)中的機械接觸器，各種數(shù)字儀表和無紙記錄儀統(tǒng)一集中安裝在低壓控制柜中。
2、各種數(shù)控繼電器集中安裝在數(shù)字控制柜中。
本發(fā)明具有以下幾個主要技術(shù)特征1、通過低壓控制柜上的開關(guān)可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的手動控制，數(shù)控繼電器與這些機械開關(guān)按照啟動功能開關(guān)并聯(lián)，停止功能開關(guān)串聯(lián)的方式連接；
2、數(shù)控繼電器通過逐級升壓的方式接入系統(tǒng)，具體地說就是通過數(shù)控繼電器輸出端控制低壓繼電器，低壓繼電器控制高壓機械接觸器，機械接觸器控制設(shè)備工作狀態(tài)；3、系統(tǒng)中所有傳感器和數(shù)字儀表的輸出信號都通過各種方式連入計算機統(tǒng)一處理分析，計算機綜合分析各種數(shù)據(jù)并自動通過數(shù)控繼電器反作用于系統(tǒng)；4、所有的數(shù)字通信線路均采用光電隔離技術(shù)與計算機實現(xiàn)物理電路的隔絕。
本發(fā)明對電源的監(jiān)控部分主要由電壓互感器，數(shù)字電壓表，數(shù)字電流表，光電隔離裝置，高壓真空開關(guān)，機械接觸器，數(shù)控繼電器，數(shù)碼定時器組成，高壓真空開關(guān)直接串聯(lián)進10000V、800A高壓電路中控制電路通斷，觸點容量為380VAC，10A的機械接觸器接入真空開關(guān)控制回路當(dāng)中，機械接觸器的工作狀態(tài)由串入其中的數(shù)字繼電器和數(shù)碼定時器共同控制，計算機通過RS485通信線連接數(shù)控繼電器實現(xiàn)對數(shù)控繼電器的控制；高壓電通過電壓互感器轉(zhuǎn)換成5VAC低壓電量后，低壓端相間接數(shù)字電壓表，單相接數(shù)字電流表，各數(shù)字表通過RS485通信線經(jīng)由光電隔離裝置連接計算機。
本發(fā)明對氣源的監(jiān)控部分主要由電磁閥，串聯(lián)機械接觸器，數(shù)控繼電器，氣壓變送儀和氣體流量計構(gòu)成。在提供氣體的空氣壓縮機和控制器路通斷的電磁閥控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS485信號線接計算機，氣體流動線路上接有氣壓變送儀和氣體流量計，變送儀和流量計的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，無紙記錄儀輸出信號通過RS485信號線接計算機；本發(fā)明對冷卻水源的監(jiān)控部分主要由機械接觸器，數(shù)控繼電器，工業(yè)熱電阻組成。在為加熱器提供冷卻水的冷卻水泵和向空氣壓縮機提供冷卻水的冷卻管泵的控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS485信號線接計算機，在冷卻水循環(huán)線路上接渦輪水流量計和工業(yè)熱電阻，流量計和熱電阻的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，無紙記錄儀輸出信號通過RS485信號線接計算機。
本發(fā)明可以在強電和大干擾環(huán)境中正常工作。經(jīng)試驗表明，本發(fā)明在10000VAC，強電磁干擾的環(huán)境中，可以10次/s的速度對試驗參數(shù)以不超過0.2級的誤差進行監(jiān)測，并反作用于試驗系統(tǒng)。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)、具體實施方案下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施過程進行詳細說明高壓真空開關(guān)2直接串聯(lián)進10000VAC、800A高壓源1電路中控制電路通斷，觸點容量為380VAC，10A的機械接觸器7接入真空開關(guān)控制端6回路當(dāng)中，機械接觸器的工作狀態(tài)由其控制端8回路中的繼電器9控制，繼電器導(dǎo)通與否則取決于其控制端11回路中的機械開關(guān)12，數(shù)控繼電器13和數(shù)碼定時器16的共同控制，計算機通14過RS485通信線連接數(shù)控繼電器實現(xiàn)對數(shù)控繼電器的控制，控制回路中電源統(tǒng)一由三相電源10提供；高壓電通過電壓互感器3轉(zhuǎn)換成5VAC低壓電量后，低壓端相間接數(shù)字電壓表4，單相接數(shù)字電流表5，各數(shù)字表通過RS485通信線經(jīng)由光電隔離裝置連接計算機。在提供氣體的空氣壓縮機24和控制器路通斷的電磁閥23控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS485信號線接計算機，氣體流動線路上接有氣壓變送儀22和氣體流量計21，變送儀和流量計的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀15，無紙記錄儀輸出信號通過RS485信號線接計算機。在為冷卻水提供動力的冷卻水泵20控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS485信號線接計算機，在冷卻水循環(huán)線路上接渦輪水流量計19和工業(yè)熱電阻18，流量計和熱電阻的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，無紙記錄儀輸出信號通過RS485信號線接計算機。
權(quán)利要求
1.一種防熱材料地面模擬試驗裝置控制與監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是在提供電源的高壓電源中串聯(lián)電壓互感器，互感器輸出端接整流裝置，整流裝置輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器與計算機之間通過雙絞線連接，高壓源中串聯(lián)接觸器，接觸器由控制回路中串聯(lián)的數(shù)控繼電器控制，數(shù)控繼電器通過雙絞線連接計算機；在提供氣體的空氣壓縮機和控制器路通斷的電磁閥控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS-485信號線接計算機，氣體流動線路上接有氣壓變送儀和氣體流量計，變送儀和流量計的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，無紙記錄儀輸出信號通過RS-485信號線接計算機；在為加熱器提供冷卻水的冷卻水泵和向空氣壓縮機提供冷卻水的冷卻管泵的控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器通過RS-485信號線接計算機，在冷卻水循環(huán)線路上接渦輪水流量計和工業(yè)熱電阻，流量計和熱電阻的輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，無紙記錄儀輸出信號通過RS-485信號線接計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防熱材料地面模擬試驗裝置控制與監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是整個監(jiān)控系統(tǒng)中的機械接觸器，各種數(shù)字儀表和無紙記錄儀統(tǒng)一集中安裝在低壓控制柜中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防熱材料地面模擬試驗裝置控制與監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是各種數(shù)控繼電器集中安裝在數(shù)字控制柜中。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種防熱材料地面模擬試驗裝置控制與監(jiān)測系統(tǒng)。電源控制中串聯(lián)電壓互感器，高壓源中串聯(lián)接觸器，接觸器由控制回路中串聯(lián)的數(shù)控繼電器控制，數(shù)控繼電器通過雙絞線連接計算機；氣體控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，數(shù)控繼電器接計算機，氣體流動線路上接有氣壓變送儀和氣體流量計，輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀再接計算機；冷卻水泵的控制回路上串聯(lián)機械接觸器和數(shù)控繼電器，再接計算機，在冷卻水循環(huán)線路上接渦輪水流量計和工業(yè)熱電阻，其輸出信號通過屏蔽信號線接無紙記錄儀，再接計算機。本發(fā)明能夠在超高溫，強電和大干擾環(huán)境下對防熱材料地面模擬試驗系統(tǒng)手/自動并行監(jiān)控。
文檔編號G01N25/00GK1725001SQ200510010200
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者白光輝, 易法軍, 孟松鶴 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)