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感應加熱真空熔化爐液相溫場在線檢測方法
感應加熱真空熔化爐液相溫場在線檢測方法
由以上介紹可知,在實際的科研和生產過程中,常規的高溫介質液相溫場的測量方法應用于航空制件精密鑄造加工工藝存在一定的缺陷,這主要是因為熱電偶或輻射高溫計本身的特性所決定的。其次,我們都知道,通常所說的溫度測量,實質上是針對某個特定點的測量,而溫場的檢測則是指多個測量點所包含的某個空間范圍的溫度平均值的測量。航空制件精密鑄造用感應式真空熔化爐加熱時間非常短,即特種合金鋼錠由固相轉化為液相非常的快,一般只有幾分鐘,且熔化坩堝中的合金熔體在熔化過程中是無法加裝攪拌裝置的,常規而快速的點溫測量也不能準確地反映合金液體的平均溫度。因此,如前所述的缺陷在這一特殊的液相溫場檢測過程中還將被放大。
針對這一問題,國外有些研究機構一直在尋找不同于熱電偶和輻射感溫器的其他的溫度傳感器,用來取代常規的高溫介質液相溫度的測量,如日本就研究出了一種適用于感應爐的光纖溫度計,但其測量的上限溫度僅為1300℃。
國內,一些研究機構也在進行光纖溫度傳感器的研究,并在高溫領域有了較大的進展,如藍寶石光纖高溫計就是其中的一例,其測量的溫度上限已達到2000℃。
新型溫度傳感器研究的進展,為我們解決航空制件精密鑄造用感應式真空熔化爐液相溫場的檢測提供了一種新的選擇。這里,我們提出一種新的檢測方法:即采用高溫黑體式光纖溫度傳感器對感應加熱真空熔化爐液相溫場進行在線檢測,與同行探討。
本方法是基于新型高溫黑體式光纖溫度傳感器研制基礎上的開發應用,即首先利用目前已在研究并有所突破的高溫黑體式光纖溫度傳感器的成果,制作出適合感應式真空熔化爐液相溫場檢測的一組不同于熱電偶或輻射感溫器的新型溫度傳感器。這種溫度傳感器的工作原理是基于光纖芯線接觸受熱產生黑體輻射現象來測量被測物體內熱點的溫度,測溫時,光纖本身成為一個待測溫度的黑體腔。同時,研制配接光纖溫度傳感器的數據采集器和溫場檢測專用的工裝機構及定位定點裝置等。
光纖溫度傳感器具有如下優點:①在高電壓、大電流、強磁場環境中抗強干擾的能力;②體積小,工作時不會破壞被測溫場;③靈敏度高,響應時間快。實驗表明,藍寶石光纖溫度計高溫測量時的響應頻率高達100kHz,為高速熱電偶的100倍。正因為光纖溫度傳感器具有以上的諸多優點,加之與目前已比較成熟的光纖測控技術的配合,因此,從理論上來說,此方法是可行的。
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