专利名称：单晶高温合金定向凝固过程温度场自动采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高速凝固技术，具体地说是一种单晶高温合金高速凝固定向凝固过程温度场自动采集装置。
背景技术：
在定向凝固(HRS)理论及工艺的研究过程中，常常要知道凝固过程中温度场的分布情况(尤其是固/液界面温度场)，并根据温度场的分布状况计算出直接影响铸件组织和性能的某些重要凝固参数，如温度梯度、凝固速度、糊状区宽度、冷却速度等。HRS凝固过程是一个三维的非稳态传热过程，金属和模壳材料的热物理性质是随温度而变化的，合金凝固时要放出结晶潜热，并且传热条件随着凝固的进行不断变化。因此，要建立一个包括以上因素的温度场模型是极其困难的。在工业生产中，HRS定向凝固过程是在真空密闭设备中进行的，对于某些特殊材料如单晶高温合金，在凝固过程中炉内温度高达1700℃，无法应用光学红外测温仪等测温仪器对铸件凝固过程的温度场进行测量，我国目前多采用多笔记录仪或应用电位差计来测量铸件凝固过程温度场的变化，然后在根据电偶分度表查出对应温度，这种方法不但费工费时，而且实验误差也较大，同时无法根据温度场的变化情况适时对凝固过程进行控制。
发明内容
为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种抗干扰能力强、能应用于大型HRS定向凝固炉炉前、实时进行监测的单晶高温合金高速凝固定向凝固过程温度场自动采集装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是由温度传感器、冷端补偿电路、多路开关、放大器、触发器、模数转换器、光电隔离器组成，其中至少1个采样用温度传感器安放在定向凝固炉中，其输出接冷端补偿电路，并经多路开关接至运算放大器，所述运算放大器的输出端经模数转换器至光电隔离器输入端，温度传感器输出端还接触发器，触发器及光电隔离器输出端分别经模式转换器后至微型计算机，存储于其存储器中的数据采集程序进行处理；所述冷端补偿电路接在模拟量输入之前，由二端电流源器件、三端稳压器、第一～二电阻组成，其中二端电流源器件一端接第一～二电阻的节点处，另一端至三端稳压器，三端稳压器另一端与第二电阻另一端一起共地，所述第一电阻另一端与三端稳压器第三端相连，所述温度传感器并联在第一电阻两端。
本实用新型具有如下优点本实用新型所建立的数据采集和控制电路较好地解决了现场的干扰问题，使现场采集的数据平稳，计算可靠，数据采样周期可达毫秒级，能很好地满足工艺分析的精度要求，省工省时，不仅用于普通凝固过程温度场的测试，还可用于大型定向炉炉前凝固过程温度场的现场实时测定，获取凝固过程中的凝固参数。
图1为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图详述本实用新型。
如图1、2所示，本实用新型由温度传感器、冷端补偿电路、多路开关、放大器、触发器、模数转换器、光电隔离器组成，其中8个采样用温度传感器TC安放在定向凝固炉中，其输出接冷端补偿电路，并经多路开关MUX接至运算放大器AMP完成放大、采样保持功能，所述运算放大器AMP的输出端经模数转换器A/D至光电隔离器PI输入端，温度传感器TC输出端还接触发器TG，触发器TG及光电隔离器PI输出端分别经模式转换器后至微型计算机，存储于其存储器中的数据处理程序进行处理；所述冷端补偿电路接在模拟量输入之前，由二端电流源器件器件U、三端稳压器TR1、第一～二电阻R1～R2组成，其中二端电流源器件器件U输出电流与其器件本身所处的热力学温度成正比，其一端接第一～二电阻R1～R2的节点处，另一端至三端稳压器TRI，三端稳压器TR1另一端与第二电阻R2另一端一起共地，所述第一电阻R1另一端与三端稳压器TRI第三端相连，所述温度传感器TC并联在第一电阻R1两端；所述第二电阻R2为可调电阻。
本实施例多路开关MUX采用AD7503，运算放大器AMP采用741C放大器，触发器TG采用四D触发器74175，模数转换器A/D为AD574 12位芯片，冷端补偿电路中，二端电流源器件U采用AD590，三端稳压器TRI采用AD580，由二端电流源器件U构成的参考端温度补偿电路，灵敏、准确、可靠，调整亦比较方便。本实用新型所述温度传感器TC采用W-Re3～W-Re25电偶(该电偶能在高达2300℃的温度下工作)用于采集电压信号；由放大器AMP对采集的电压信号进行放大，采用光电隔离器对外界进行屏蔽，达抗外界工作环境的干扰目的；为了提高转换速率，采用RS232/RS485模式转换器，将RS232模式转为RS485模式，由80486PC机对采集的数据进行了处理，获得铸件凝固过程的各种凝固参数。
将本实用新型试用于国产大型ZGD-2真空单晶炉现场，采集的数据平稳，较好的解决了现场的干扰问题，达到了工艺分析的要求。
权利要求1.一种单晶高温合金定向凝固过程温度场自动采集装置，其特征在于由温度传感器、冷端补偿电路、多路开关、放大器、触发器、模数转换器、光电隔离器组成，其中至少1个采样用温度传感器(TC)安放在定向凝固炉中，其输出接冷端补偿电路，并经多路开关(MUX)接至运算放大器(AMP)，所述运算放大器(AMP)的输出端经模数转换器(A/D)至光电隔离器(PI)输入端，温度传感器(TC)输出端还接触发器(TG)，触发器(TG)及光电隔离器(PI)输出端分别经模式转换器后至微型计算机，存储于其存储器中的数据采集程序进行处理。
2.按照权利要求1所述自动采集装置，其特征在于所述冷端补偿电路接在模拟量输入之前，由二端电流源器件(U)、三端稳压器(TRI)、第一～二电阻(R1～R2)组成，其中二端电流源器件(U)一端接第一～二电阻(R1～R2)的节点处，另一端至三端稳压器(TRI)，三端稳压器(TRI)另一端与第二电阻(R2)另一端一起共地，所述第一电阻(R1)另一端与三端稳压器(TRI)第三端相连，所述温度传感器(TC)并联在第一电阻(R1)两端。
专利摘要本实用新型公开一种单晶高温合金定向凝固过程温度场自动采集装置,由温度传感器、冷端补偿电路、多路开关、放大器、触发器、模数转换器、光电隔离器组成,其中:至少1个采样用温度传感器安放在定向凝固炉中,其输出接冷端补偿电路,并经多路开关接至放大器,所述放大器的输出端经模数转换器至光电隔离器输入端,温度传感器输出端还接触发器,触发器及光电隔离器输出端分别经模式转换器后至微型计算机,存储于其存储器中的数据处理程序进行处理。本实用新型能应用于大型HRS定向凝固炉炉前、实时进行单晶高温合金定向凝固过程温度场自动监测。
文档编号B22D27/04GK2514952SQ0127225
公开日2002年10月9日 申请日期2001年12月19日 优先权日2001年12月19日
发明者李金国, 赵乃仁, 王震, 金涛, 王志辉, 侯桂臣, 孙晓锋, 管恒荣, 胡壮麒 申请人:中国科学院金属研究所