紅外輻射時間差動態(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鍵的生產(chǎn)過程，對鑄件的質量和產(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重，不僅浪費了大量的熔融鐵水，而且次品重熔的費用較高。
　　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1534℃以上、溶蝕性強，普通流量計無法測量。本文基于熾熱鐵水流動過程的紅外輻射時間差特性，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，根據(jù)普朗克定律計算出鐵水紅外波段的輻射出射度占整個電磁波譜輻射出射度的98.9％，推導證明了采用紅外探測器進行鐵水流時間差檢測的可行性。對澆注過程中鐵水流動進行流體力學分析的基礎上，根據(jù)孔口出流的理論和伯努利方程，建立了紅外輻射時間差和鐵水流速以及澆包中鐵水液位之間的關系模型。
　　然后，搭建實驗平臺，主要包括:遮光管長度和位置的選擇、測速核心裝置的設計以及紅外輻射時間差測量顯示裝置的設計。在

3、工業(yè)澆注現(xiàn)場進行了大量實驗后，對實驗數(shù)據(jù)分析驗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，進行了測量準確度的研究，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行跟蹤計算，建立了鐵水紅外輻射傳遞概率模型;使用MATLAB軟件進行仿真，以偽隨機數(shù)的形式實現(xiàn)了對隨機過程的模擬，從而，運用統(tǒng)計的方法求得最終被紅外探測器接收到的光子數(shù)目，進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確度的影響。