快速预测灰铸铁共晶度的装置及获取灰铸铁共晶度的方法
【专利摘要】本发明涉及一种快速预测灰铸铁共晶度的装置及获取灰铸铁共晶度的方法。采用超声波声速替代化学分析，确定灰铸铁共晶度，提高铸件品质，目前没有该原理快速预测灰铸铁共晶度的检测装置。其组成包括 : 高频数据采集卡（ 1 ），所述的高频数据采集卡与计算机（ 2 ）连接，所述的计算机与高频信号发生器（ 3 ）连接，所述的高频信号发生器与超声波发射压电传感器和超声波接收压电传感器连接，所述的超声波发射压电传感器以及超声波接收压电传感器（ 7 ）与灰铸铁试件（ 5 ）接触，所述的灰铸铁试件安装在载物台（ 6 ）上方，所述的载物台侧面安装有高精度位移传感器（ 8 ），所述的高精度位移传感器与所述的高频数据采集卡连接 。本发明用于快速预测灰铸铁共晶度的装置。
【专利说明】快速预测灰铸铁共晶度的装置及获取灰铸铁共晶度的方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及灰铸铁检测领域，具体涉及一种快速预测灰铸铁共晶度的装置及获取灰铸铁共晶度的方法。
[0002]【背景技术】:
灰铸铁的机械性能主要取决于基体中珠光体、铁素体的含量和石墨的形态与长度，而影响基体和石墨的主要因素之一是灰铸铁的共晶度，共晶度定义为灰铸铁的含碳量与共晶点实际含碳量的比值，一般用化学分析法测得灰铸铁的化学成分后，通过计算求得，这种方法虽然准确，但费时费力，不能实现共晶度的快速检测。
[0003]研宄发现，当铸造条件和铸铁件的形状不变时，超声波纵波声速与灰铸铁共晶度之间有着一定的关系，因此，可以采用超声波声速替代化学分析，快速确定灰铸铁件的共晶度，提高铸件的品质，然而，目前却没有基于该原理的快速预测灰铸铁共晶度的检测装置。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种快速预测灰铸铁共晶度的装置及获取灰铸铁共晶度的方法。
[0005]上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种快速预测灰铸铁共晶度的装置，其组成包括:高频数据采集卡，其特征是:所述的高频数据采集卡与计算机连接，所述的计算机与高频信号发生器连接，所述的高频信号发生器与超声波发射压电传感器连接，所述的超声波发射压电传感器与灰铸铁试件连接，所述的灰铸铁试件与超声波接收压电传感器连接，所述的灰铸铁试件安装在载物台上方，所述的载物台侧面安装有高精度位移传感器，所述的高精度位移传感器与高频数据采集卡连接。
[0006]所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的高精度位移传感器上方具有带螺纹的连接杆，所述的带螺纹的连接杆穿过压板，所述的压板的上平面、下平面分别安装有2个螺母A。
[0007]所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的高精度位移传感器下方具有连接孔，所述的连接孔内装有螺栓，所述的螺栓穿过所述的载物台、螺母B，所述的螺母B安装在所述的载物台内侧。
[0008]所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的计算机的信号输出控制端与所述的高频信号发生器的信号输入端连接，所述的高频信号发生器的高频正弦波电压输出端与所述的超声波发射压电传感器的高频正弦波电压输入端连接。
[0009]所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的超声波发射压电传感器的电压信号输出端与所述的高频数据采集卡的发射超声波压电传感器电压信号输入端连接，所述的超声波发射压电传感器的超声波输出端与所述的超声波接收压电传感器的超声波输入端通过超声波耦合胶与待测所述的灰铸铁试件连接。
[0010]所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的超声波接收压电传感器的电压信号输出端与所述的高频数据采集卡的接收压电传感器电压信号输入端连接。
[0011]所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的高精度位移传感器的超声波传播距离信号输出端与所述的高频数据采集卡的超声波传播距离信号输入端连接，所述的高频数据采集卡的三路电压信号输出端与所述的计算机的三路电压信号输入端连接。
[0012]一种利用所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置及获取灰铸铁共晶度的方法，该方法包括如下步骤:
(1)首先将超声波发射压电传感器和超声波接收压电传感器用超声波耦合胶固定在灰铸铁试件的相对的两端；
(2)将所述的灰铸铁试件安放在载物台上，并将高精度位移传感器安装在所述的灰铸铁试件的一端；
(3)计算机控制高频信号发生器发出高频正弦波，作为所述的超声波发射压电传感器的激励电压信号；
(4)高频数据采集卡采集所述的超声波发射压电传感器上的激励电压信号，并且发送给所述的计算机，作为初始参考信号；同时，所述的超声波发射压电传感器产生4.5MHz的超声波纵波，超声波纵波穿过待测所述的灰铸铁试件，并由所述的超声波接收压电传感器接收；
(5)所述的超声波接收压电传感器将接收到的超声波纵波转换为电压信号，该电压信号被所述的高频数据采集卡采集，并且发送给所述的计算机，作为传播后的测量信号；
(6)所述的高精度位移传感器测量出超声波纵波在待测所述的灰铸铁试件的传播距离
s；
(7)由所述的计算机根据所述的超声波接收压电传感器和所述的超声波发射压电传感器产生的测量信号和参考信号，计算超声波纵波的传播时间t，并根据公式v=s/t求得超声波纵波在所述的灰铸铁试件内的传播速度V;
(8)根据获取的传播速度V，并根据超声波传播速度与灰铸铁共晶度的关系来预测所述的灰铸铁试件的共晶度。
[0013]有益效果:
1.本发明主要是解决了采用化学分析法测量灰铸铁共晶度无法达到快速检测和目前未有基于超声波的快速检测装置的问题，提供了一种快速预测灰铸铁共晶度的装置及获取方法。
[0014]本发明利用该装置和方法实现超声纵波在灰铸铁件中传播速度的检测，进而根据超声波声速与灰铸铁共晶度的关系预测出灰铸铁件的共晶度。
[0015]本发明的超声波发射压电传感器安装在灰铸铁试件的一端，能够发出4.5MHz的超声波纵波，超声波接收压电传感器安装在所述的灰铸铁试的另一端，接收超声波纵波，高精度位移传感器安装在灰铸铁试的一侧，用于超声波纵波在灰铸铁试件内的传播距离，这种结构安装操作简单、可靠。
[0016]本发明的高频数据采集卡、计算机、高频信号发生器、超声波发射压电传感器的电气上连接，实现电气信号的传输，所述的计算机根据超声波纵波在灰铸铁试件内的传播距离、超声波纵波传播时间求得传播速度，并且根据超声波传播速度与灰铸铁共晶度的关系预测灰铸铁试件内的共晶度。
[0017]本发明利用铸造条件和铸铁件的形状不变时，超声波纵波声速与灰铸铁共晶度之间有着一定的关系，采用超声波声速替代化学分析，快速确定灰铸铁件的共晶度，提高铸件的品质，该装置比化学分析法测量灰铸铁共晶度相比具有明显的优越性，能够快速的预测灰铸铁的共晶度。
[0018]【专利附图】
【附图说明】:
附图1是本发明的结构示意图。
[0019]附图2是超声纵波传播速度图。
[0020]【具体实施方式】:
实施例1:
一种快速预测灰铸铁共晶度的装置，其组成包括:高频数据采集卡1，所述的高频数据采集卡与计算机2连接，所述的计算机与高频信号发生器3连接，所述的高频信号发生器与超声波发射压电传感器和超声波接收压电传感器连接，所述的超声波发射压电传感器4以及超声波接收压电传感器7与灰铸铁试件5接触，所述的灰铸铁试件安装在载物台6上方，所述的载物台侧面安装有高精度位移传感器8，所述的高精度位移传感器与所述的高频数据采集卡连接。
[0021]实施例2:
根据实施例1所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的高精度位移传感器上方具有带螺纹的连接杆，所述的带螺纹的连接杆穿过压板12，所述的压板的上平面、下平面分别安装有2个螺母Al I。
[0022]实施例3:
根据实施例1或2所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的高精度位移传感器下方具有连接孔，所述的连接孔内装有螺栓10，所述的螺栓穿过所述的载物台、螺母B9，所述的螺母B安装在所述的载物台内侧。
[0023]实施例4:
根据实施例1或2或3所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的计算机的信号输出控制端与所述的高频信号发生器的信号输入端连接，所述的高频信号发生器的高频正弦波电压输出端与所述的超声波发射压电传感器的高频正弦波电压输入端连接。
[0024]实施例5:
根据实施例1或2或3或4所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的超声波发射压电传感器的电压信号输出端与所述的高频数据采集卡的发射超声波压电传感器电压信号输入端连接，所述的超声波发射压电传感器的超声波输出端与所述的超声波接收压电传感器的超声波输入端通过超声波耦合胶与待测所述的灰铸铁试件连接。
[0025]实施例6:
根据实施例1或2或3或4或5所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的超声波接收压电传感器的电压信号输出端与所述的高频数据采集卡的接收压电传感器电压信号输入端连接。
[0026]实施例7:
根据实施例1或2或3或4或5或6所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，所述的高精度位移传感器的超声波传播距离信号输出端与所述的高频数据采集卡的超声波传播距离信号输入端连接，所述的高频数据采集卡的三路电压信号输出端与所述的计算机的三路电压信号输入端连接。
[0027]实施例8:
一种利用权利要求1-7所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置的获取灰铸铁共晶度的方法，该方法包括如下步骤:
(1)首先将超声波发射压电传感器和超声波接收压电传感器用超声波耦合胶固定在灰铸铁试件的相对的两端；
(2)将所述的灰铸铁试件安放在载物台上，并将高精度位移传感器安装在所述的灰铸铁试件的一端；
(3)计算机控制高频信号发生器发出高频正弦波，作为所述的超声波发射压电传感器的激励电压信号；
(4)高频数据采集卡采集所述的超声波发射压电传感器上的激励电压信号，并且发送给所述的计算机，作为初始参考信号；同时，所述的超声波发射压电传感器产生4.5MHz的超声波纵波，超声波纵波穿过待测所述的灰铸铁试件，并由所述的超声波接收压电传感器接收；
(5)所述的超声波接收压电传感器将接收到的超声波纵波转换为电压信号，该电压信号被所述的高频数据采集卡采集，并且发送给所述的计算机，作为传播后的测量信号；
(6)所述的高精度位移传感器测量出超声波纵波在待测所述的灰铸铁试件的传播距离
s；
(7)由所述的计算机根据所述的超声波接收压电传感器和所述的超声波发射压电传感器产生的测量信号和参考信号，计算超声波纵波的传播时间t，并根据公式v=s/t求得超声波纵波在所述的灰铸铁试件内的传播速度V;
(8)根据获取的传播速度V，并根据超声波传播速度与灰铸铁共晶度的关系来预测所述的灰铸铁试件的共晶度。
【权利要求】
1.一种快速预测灰铸铁共晶度的装置，其组成包括:高频数据采集卡，其特征是:所述的高频数据采集卡与计算机连接，所述的计算机与高频信号发生器连接，所述的高频信号发生器与超声波发射压电传感器和超声波接收压电传感器连接，所述的超声波发射压电传感器以及超声波接收压电传感器与灰铸铁试件接触，所述的灰铸铁试件安装在载物台上方，所述的载物台侧面安装有高精度位移传感器，所述的高精度位移传感器与所述的高频数据采集卡连接。
2.根据权利要求1所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，其特征是:所述的高精度位移传感器上方具有带螺纹的连接杆，所述的带螺纹的连接杆穿过压板，所述的压板的上平面、下平面分别安装有2个螺母A。
3.根据权利要求1或2所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，其特征是:所述的高精度位移传感器下方具有连接孔，所述的连接孔内装有螺栓，所述的螺栓穿过所述的载物台、螺母B，所述的螺母B安装在所述的载物台内侧。
4.根据权利要求1或2或3所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，其特征是:所述的计算机的信号输出控制端与所述的高频信号发生器的信号输入端连接，所述的高频信号发生器的高频正弦波电压输出端与所述的超声波发射压电传感器的高频正弦波电压输入端连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，其特征是:所述的超声波发射压电传感器的电压信号输出端与所述的高频数据采集卡的发射超声波压电传感器电压信号输入端连接，所述的超声波发射压电传感器的超声波输出端与所述的超声波接收压电传感器的超声波输入端通过超声波耦合胶与待测所述的灰铸铁试件连接。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，其特征是:所述的超声波接收压电传感器的电压信号输出端与所述的高频数据采集卡的接收压电传感器电压信号输入端连接。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置，其特征是:所述的高精度位移传感器的超声波传播距离信号输出端与所述的高频数据采集卡的超声波传播距离信号输入端连接，所述的高频数据采集卡的三路电压信号输出端与所述的计算机的三路电压信号输入端连接。
8.一种利用权利要求1-7之一所述的快速预测灰铸铁共晶度的装置的获取方法，其特征是:该方法包括如下步骤: (1)首先将超声波发射压电传感器和超声波接收压电传感器用超声波耦合胶固定在灰铸铁试件的相对的两端； (2)将所述的灰铸铁试件安放在载物台上，并将高精度位移传感器安装在所述的灰铸铁试件的一端； (3)计算机控制高频信号发生器发出高频正弦波，作为所述的超声波发射压电传感器的激励电压信号； (4)高频数据采集卡采集所述的超声波发射压电传感器上的激励电压信号，并且发送给所述的计算机，作为初始参考信号；同时，所述的超声波发射压电传感器产生4.5MHz的超声波纵波，超声波纵波穿过待测所述的灰铸铁试件，并由所述的超声波接收压电传感器接收； (5)所述的超声波接收压电传感器将接收到的超声波纵波转换为电压信号，该电压信号被所述的高频数据采集卡采集，并且发送给所述的计算机，作为传播后的测量信号； (6)所述的高精度位移传感器测量出超声波纵波在待测所述的灰铸铁试件的传播距离s ； (7)由所述的计算机根据所述的超声波接收压电传感器和所述的超声波发射压电传感器产生的测量信号和参考信号，计算超声波纵波的传播时间t，并根据公式v=s/t求得超声波纵波在所述的灰铸铁试件内的传播速度V ; (8)根据获取的传播速度V，并根据超声波传播速度与灰铸铁共晶度的关系来预测所述的灰铸铁试件的共晶度。
【文档编号】G01N29/07GK104483386SQ201410811882
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】石德全, 康凯娇, 高桂丽, 张发宏, 陈振国 申请人:哈尔滨理工大学