合金凝固溫度場(chǎng)光纖傳感測(cè)試系統(tǒng)研究.pdf

1、合金凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)很大程度上反映了合金的結(jié)晶行為，通過(guò)測(cè)試溫度場(chǎng)認(rèn)識(shí)材料的凝固過(guò)程，對(duì)材料的組織和性能進(jìn)行預(yù)測(cè)是人們所普遍關(guān)注的問(wèn)題。目前廣泛采用的熱電偶測(cè)試方法具有抗氧化、還原能力差，易受電磁干擾，熱慣性大等弊病。采用光纖測(cè)溫技術(shù)是解決這些問(wèn)題的有效途徑，本文針對(duì)合金凝固溫度場(chǎng)的測(cè)試問(wèn)題設(shè)計(jì)了一套光纖傳感測(cè)試系統(tǒng)。 對(duì)光纖輻射測(cè)溫原理進(jìn)行了敘述，比較了全輻射測(cè)溫、單色測(cè)溫和比色測(cè)溫的方法，指出比色法具有不受發(fā)射率和環(huán)境影響的

2、獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，并以此為理論基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)由光纖傳感探頭、傳輸光路和電測(cè)系統(tǒng)三個(gè)主要部分組成。 設(shè)計(jì)并制造了用于消耗型測(cè)試的光纖測(cè)溫探頭，用部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷制造光纖高溫保護(hù)管，解決了光纖在高溫金屬液中的保護(hù)問(wèn)題?？蓪⒍喔饫w做成集成組件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜、容易更換、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際使用效果良好。 比色法測(cè)溫需要得到兩路單波長(zhǎng)光，由傳輸光路完成。系統(tǒng)借助光纖通信中的波分復(fù)用技術(shù)，光的分路和濾波由一

3、個(gè)元件——波分復(fù)用器就可以完成，替代了由分光棱鏡和干涉濾波片共同組成的光路系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更小巧、性能更穩(wěn)定。 電測(cè)系統(tǒng)完成光電轉(zhuǎn)換以及電信號(hào)的采集與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。選用BPW77型光電三極管和AD620儀表放大器組成光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大電路。信號(hào)采集電路選用AD公司的ADgC812芯片作為中央處理器，其內(nèi)部集成有12位的A／D轉(zhuǎn)換器，可以減少外圍器件并保證測(cè)試精度；以RS232串行通訊接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位機(jī)的通訊，方便用戶(hù)程序的調(diào)

4、試和下載；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種模式：可移動(dòng)存儲(chǔ)模式和在線傳輸模式。選用CF卡為存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)存儲(chǔ)，其工作模式設(shè)置在與PC機(jī)兼容的TmeIDE模式，文件管理上采用了FATl6的文件格式與地址預(yù)分配技術(shù)相結(jié)合的方式，滿足高速、大容量存儲(chǔ)的要求。選用PDIUSBDl2接口芯片，遵循USBl．1協(xié)議與PC機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的在線實(shí)時(shí)傳輸，并自編用戶(hù)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和溫度顯示。 以牌號(hào)為ZLl02和ZLl08的鑄造鋁合金為試驗(yàn)合金，選取四個(gè)