专利名称：一种单晶高温合金定向凝固过程温度场数据自动采集方法
技术领域：
本发明涉及高速凝固技术，具体地说是一种单晶高温合金定向凝固过程温度场数据自动采集方法。
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，本发明的目的是提供一种能应用于大型HRS定向凝固炉炉前、实时进行监测的单晶高温合金定向凝固过程温度场数据自动采集方法，它能依据温度场的分布计算出各种凝固参数。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是采用数据采集卡通过温度传感器对定向凝固炉中的数据进行采集，经过模式转换器通过串口与计算机进行通讯，并通过数据采集程序对采集的数据进行处理；所述数据采集主程序流程为先运行初始化数据采集卡子程序，对数据采集卡进行初始化，然后从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据，再通过解析数据子程序解析所读取的数据并将其转化成浮点数据，然后再经数据处理子程序对数据进行处理，再判断是否停止，如果回答是肯定的，返回，继续从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据，否则停止，完成数据采集操作；所述初始化数据采集卡子程序模块流程为先创建与通信设备相关联的映像文件，再为通信设备设置技术参数，然后启动通信设备，输出通信设备句柄，然后回数据采集主程序流程；所述解析数据子程序流程为进入所述程序后开始扫描文本串，然后判断是否属于同一浮点数文本串，如果回答是肯定的，则接受一个浮点数，否则返回扫描文本串操作；当接受一个浮点数后再判断是否完成各通道数据扫描，是则停止操作，转至数据采集主程序对数据进行处理，否则亦返回扫描文本串操作；所述数据处理子程序流程为先将解析完成后的数据送至缓冲区，处理缓冲区中的数据，以获得相应的曲线指标，再将计算所得的曲线指标数据传送至显示区，然后回数据采集主程序流程；所述数据采集卡采用ADAM数据采集模块。
本发明具有如下优点本发明所建立的数据采集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为本发明数据采集主程序流程图。
图2为本发明初始化数据采集卡子程序流程图。
图3为本发明解析数据子程序流程图。
图4为本数据处理子程序流程图。
图5为本发明一个实施例DD98合金的冷却曲线。
具体实施例方式
下面结合附图详述本发明。
如图1所示，本发明采用数据采集卡通过温度传感器对定向凝固炉中的数据进行采集，经过模式转换器通过串口与计算机进行通讯，并通过数据采集主程序对采集的数据进行处理。
所述数据采集主程序流程为运行初始化数据采集卡子程序，对数据采集卡进行初始化，然后从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据， 再通过解析数据子程序对采集的数据进行解析，并转化成浮点数据，再经数据处理子程序对数据进行处理，再判断是否停止，如果回答是肯定的，返回，继续从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据，否则停止，完成采集操作；如图2所示，所述初始化数据采集卡子程序流程为先创建与通信设备相关联的映像文件，再为通信设备设置技术参数，然后启动通信设备，输出通信设备句柄，然后回数据采集主程序流程；如图3所示，所述解析数据子程序流程为进入所述程序模块后开始扫描文本串，然后判断是否属于同一浮点数文本串，如果回答是肯定的，则接受一个浮点数，否则返回扫描文本串操作；当接受一个浮点数后再判断是否完成各通道数据扫描，是则停止操作，转至数据采集主程序对数据进行处理，否则亦返回扫描文本串操作；如图4所示，所述数据处理子程序流程为先将解析完成后的数据送至缓冲区，处理缓冲区中的数据，以获得相应的曲线指标，再将计算所得的曲线指标数据传送至显示区，然后回数据采集主程序流程。
在实验中，所述数据采集卡采用研华公司的ADAM模块，对测温数据进行采集在国产ZGD-2真空单晶炉中使用本系统对DD98单晶高温合金的凝固过程进行温度数据检测，在生长单晶时，上区加热温度为1480℃，下区加热温度为1650℃，抽拉速率为6mm/min。沿试样高度放置8根W-Re3-W-Re25热电偶作为温度传感器。采集的数据如图5所示，其中采用的上区加热温度为1480℃，下区加热温度为1650℃，合金的浇注温度为1600℃，金属液浇注后静置10min后开始抽拉，结晶器的抽拉速度为6mm/min。采用所述数据自动采集方法对浇注金属液后铸件凝固时的温度场数据进行采集，微型计算机的采样周期为2s；图5中的A、B、C、D、E、F、G、H为八副W-Re电偶的位置，距水冷结晶器上表面的高度如图5所示。可以看出采集的数据比较平稳。
将本发明试用于国产大型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数据自动采集方法，其特征在于采用数据采集卡通过温度传感器对定向凝固炉中的数据进行采集，经过模式转换器通过串口与计算机进行通讯，并通过数据采集程序对采集的数据进行处理。
2.按照权利要求1所述采集方法，其特征在于所述数据采集主程序流程为运行初始化数据采集卡子程序，对数据采集卡进行初始化，然后从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据，再通过解析数据子程序解析所读取的数据并将其转化成浮点数据，然后再经数据处理子程序对数据进行处理，再判断是否停止，如果回答是肯定的，返回，继续从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据，否则停止，完成数据采集操作。
3.按照权利要求2所述采集方法，其特征在于所述初始化数据采集卡子程序流程为先创建与通信设备相关联的映像文件，再为通信设备设置技术参数，然后启动通信设备，输出通信设备句柄，然后回数据采集主程序流程。
4.按照权利要求2所述采集方法，其特征在于所述解析数据子程序流程为进入所述程序后开始扫描文本串，然后判断是否属于同一浮点数文本串，如果回答是肯定的，则接受一个浮点数，否则返回扫描文本串操作；当接受一个浮点数后再判断是否完成各通道数据扫描，是则停止操作，转至数据采集主程序对数据进行处理，否则亦返回扫描文本串操作。
5.按照权利要求2所述采集方法，其特征在于所述数据处理子程序流程为先将解析完成后的数据送至缓冲区，处理缓冲区中的数据，以获得相应的曲线指标，再将计算所得的曲线指标数据传送至显示区，然后回数据采集主程序流程。
6.按照权利要求1所述采集方法，其特征在于所述数据采集卡采用ADAM数据采集模块。
全文摘要
一种单晶高温合金定向凝固过程温度场数据自动采集方法，它采用数据采集卡通过温度传感器对定向凝固炉中的数据进行采集，经过模式转换器通过串口与计算机进行通讯，并通过数据采集程序对采集的数据进行处理；所述数据采集主程序流程为运行初始化数据采集卡子程序，对数据采集卡进行初始化，然后从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据，再通过解析数据子程序解析所读取的数据并转化成浮点数据，然后再经数据处理子程序对数据进行处理，再判断是否停止，如果回答是肯定的，返回，继续从数据采集卡读取各通道温度数据和冷端补偿数据，否则停止，完成数据采集操作。它能应用于大型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采集。
文档编号C30B11/00GK1427096SQ0113885
公开日2003年7月2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, 金涛, 侯桂臣, 王志辉, 孙晓锋, 管恒荣, 胡壮麒 申请人:中国科学院金属研究所