合金凝固溫度場光纖傳感測試系統(tǒng)研究.pdf

1、合金凝固過程的溫度場很大程度上反映了合金的結(jié)晶行為，通過測試溫度場認(rèn)識材料的凝固過程，對材料的組織和性能進(jìn)行預(yù)測是人們所普遍關(guān)注的問題。目前廣泛采用的熱電偶測試方法具有抗氧化、還原能力差，易受電磁干擾，熱慣性大等弊病。采用光纖測溫技術(shù)是解決這些問題的有效途徑，本文針對合金凝固溫度場的測試問題設(shè)計(jì)了一套光纖傳感測試系統(tǒng)。 對光纖輻射測溫原理進(jìn)行了敘述，比較了全輻射測溫、單色測溫和比色測溫的方法，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試的光纖測溫探頭，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)問題。可將多根光纖做成集成組件，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。 比色法測溫需要得到兩路單波長光，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。 電測系統(tǒng)完成光電轉(zhuǎn)換以及電信號的采集與數(shù)據(jù)存儲功能。選用BPW77型光電三極管和AD620儀表放大器組成光電轉(zhuǎn)換和信號放大電路。信號采集電路選用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，方便用戶程序的調(diào)

4、試和下載；數(shù)據(jù)存儲有兩種模式：可移動存儲模式和在線傳輸模式。選用CF卡為存儲介質(zhì)實(shí)現(xiàn)可移動存儲，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，并自編用戶軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和溫度顯示。 以牌號為ZLl02和ZLl08的鑄造鋁合金為試驗(yàn)合金，選取四個(gè)