紅外輻射時(shí)間差動態(tài)鐵水垂直流速檢測的研究.pdf

1、澆注工藝是精密鑄造最為關(guān)鍵的生產(chǎn)過程，對鑄件的質(zhì)量和產(chǎn)量都有著重大的影響。然而，我國大部分鑄造工廠仍沿用人工澆注作業(yè)的方式，過澆和欠澆問題十分嚴(yán)重，不僅浪費(fèi)了大量的熔融鐵水，而且次品重熔的費(fèi)用較高。
　　檢測和控制澆包出鐵口鐵水流量和流速，是解決過澆和欠澆問題的最佳途徑。鐵水溫度高達(dá)1534℃以上、溶蝕性強(qiáng)，普通流量計(jì)無法測量。本文基于熾熱鐵水流動過程的紅外輻射時(shí)間差特性，提出并深入研究了一種動態(tài)鐵水垂直流速檢測的新方法。

2、　　首先，以熔融鐵水的紅外輻射為基礎(chǔ)，根據(jù)普朗克定律計(jì)算出鐵水紅外波段的輻射出射度占整個(gè)電磁波譜輻射出射度的98.9％，推導(dǎo)證明了采用紅外探測器進(jìn)行鐵水流時(shí)間差檢測的可行性。對澆注過程中鐵水流動進(jìn)行流體力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)孔口出流的理論和伯努利方程，建立了紅外輻射時(shí)間差和鐵水流速以及澆包中鐵水液位之間的關(guān)系模型。
　　然后，搭建實(shí)驗(yàn)平臺，主要包括:遮光管長度和位置的選擇、測速核心裝置的設(shè)計(jì)以及紅外輻射時(shí)間差測量顯示裝置的設(shè)計(jì)。在

3、工業(yè)澆注現(xiàn)場進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)后，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了所提出的澆包出鐵口鐵水流速檢測方法的可適用性。
　　最后，進(jìn)行了測量準(zhǔn)確度的研究，采用蒙特卡羅算法對鐵水液柱始端發(fā)射的大量紅外輻射進(jìn)行跟蹤計(jì)算，建立了鐵水紅外輻射傳遞概率模型;使用MATLAB軟件進(jìn)行仿真，以偽隨機(jī)數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)了對隨機(jī)過程的模擬，從而，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法求得最終被紅外探測器接收到的光子數(shù)目，進(jìn)而解釋了遮光管不同口徑和長度對紅外探測器接收效率以及測量準(zhǔn)確度的影響。