本实用新型专利技术公开了一种镁合金含氢量快速检测装置，属于有色合金质量检测领域。该检测装置由四部分构成：快速加热系统，真空系统，实时图像处理系统和PLC微处理系统；快速加热系统使镁合金迅速熔化成熔液；真空系统保证氢原子聚集成氢气在镁熔液表面析出；实时图像处理系统监控并精确识别第一个氢气泡，并以脉冲触发的方式将信息传递给PLC微处理系统；PLC微处理系统根据数学模型计算并输出含氢量结果。本实用新型专利技术将检测方法的快速性和精确性集于一身，达到了现场检测镁合金含氢量的目的。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于有色合金质量检测领域，具体涉及镁合金含氢量的检测方法及其 装置。
技术介绍
镁合金作为最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、减振性和散热 性好等优点，在汽车、通讯设备和电子行业中得到了日益广泛的应用。但镁合金铸件中显微 气孔的存在，严重地影响镁合金的力学性能，如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。显微气孔的 形成完全是H 2析出起了主要作用。因此，必须严格控制镁合金含氢量。而要控制镁合金含 氢量，就必须有相应的检测方法。 镁合金含氢量的检测方法大体上可分为二类：真空萃取法和惰性熔融法。真空萃 取法是测定金属中气体含量的经典方法。它不仅能测定镁中的氢，而且也能测定铝和钢铁 中的含氢量。其原理是先用镁熔液浇注成固态样品，然后从镁样品中抽真空萃取氢，再将萃 取的氢气在气相色谱仪中分析从而确定氢含量的检测方法。真空萃取法测试精确，数据可 靠，但真空萃取法非常耗时，且需要有经验的操作员。样品准备和抽取需要至少5小时，设 备的维护也比较困难。 惰气熔融法可以测定镁中氧、氢和氮，测试的样品可以为粉末状样品或尺寸不大 的样品。其原理是自配浴料，将浴料放在石墨坩埚底部，与坩埚一起预热脱气，试样采用锡 囊（或锡箱）助熔剂包裹，投入到已预脱气的炽热石墨坩埚中。通过脉冲电极炉加热，加热 熔融后，氢通过热分解释放。氩载气将释放的气体带入检测器，检测原理为热导法。惰气 熔融法虽然能检测出镁合金中的含氢量，但镁挥发污染将降低分析温度或加热功率，当分 析温度或加热功率过低可能造成气体元素释放提取不完全，造成测量结果偏低，同时测试 时间较长。 综上所述，真空萃取法测试虽然可靠和精确，但取样要求高，测试时间长；惰气熔 融法能测量镁合金中的氢，但测量结果不精确，测试时间也较长。因此，一种适合现场检测 的简单、直接、快速和精确的测氢装置是镁合金测氢技术发展的方向。
技术实现思路
鉴于现有的检测方法的不足之处，本技术提出一种新的镁合金含氢量检测装 置，该装置旨在将检测方法的快速性和精确性集于一身，达到现场检测镁合金含氢量的目 的。 本技术提供了一种镁合金含氢量检测装置，该检测装置由快速加热系统，真 空系统，实时图像处理系统和PLC微处理系统四部分构成；所述快速加热系统由高温电极 垫片、加热电极、石墨坩埚和镁合金样本组成；所述真空系统由底座、上盖、玻璃、电磁阀和 真空栗组成；所述实时图像处理系统由光源、高速摄像头、DSP器件及接口转换线构成；所 述PLC微处理系统由热电偶、微压元件、PLC微处理器及打印机组成。 所述高速摄像头通过DSP器件与PLC微处理器相连，所述真空栗通过电磁阀与上 盖相连，所述高速摄像头通过DSP器件与PLC微处理器相连，所述热电偶与PLC微处理器相 连，所述PLC微处理器与打印机相连，所述上盖和位于其正上方的玻璃设计成一体，所述底 座与上盖之间设有密封圈。 本技术镁合金含氢量的检测方法是：镁合金快速熔化成熔液后，真空系统抽 取真空，镁熔液中的原子氢就会聚集成氢气，随着真空度增大，氢气就会在镁熔液表面析 出。当第一氢气泡停留在熔液表面时，熔液中的氢分压与熔液上方的氢分压相等，通过微压 传感器就能将此氢分压检测出来，镁熔液的温度可以通过热电偶进行检测，再由PLC微处 理系统根据含氢量数学模型完成快速检测。实时图像处理系统必须保证对第一气泡进行精 确识别，超前或滞后都将带来测量精度的偏差，这里选用高速摄像头、DSP嵌入式图像处理 系统等硬件以及经过优化设计的程序算法软件来保证第一气泡的实时检测，从而达到提高 测量精确度的目的。 镁熔液含氢量检测数学模型：这里A、B是与合金 成分有关的常数；Ch是含氢量，cm3/100gMg ;PH是氢分压，Pa ;T是镁熔液温度，K。 与现有技术相比，本技术具有以下技术效果： (I)PLC微处理系统及真空系统保证了含氢量检测的快速性；实时图像处理系统 对第一气泡析出精确识别提高了含氢量检测的精确度；所以该检测装置具有快速和精确度 高的特征，达到现场检测镁合金含氢量的目的； (2)该检测装置对控制镁合金质量及提高其力学性能具有重要的科学意义和实际 应用价值。【附图说明】 图1为本技术镁合金含氢量检测方法技术原理图。 图2为本技术镁合金含氢量检测装置结构示意图。 图中：1、底座；2、高温电极垫片；3、加热电极；4、石墨坩埚；5、镁合金样本；6、热 电偶；7、上盖；8、玻璃；9、光源；10、高速摄像头；11、DSP器件；12、PLC微处理器；13、打印 机；14、微压元件；15、电磁阀；16、真空栗。【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步的描述。 图1是镁合金含氢量检测方法技术原理图。先将镁合金样本清理干净，投入到已 预脱气的炽热石墨坩埚内，放下玻璃盖，形成封闭空间，然后启动电极脉冲加热炉进行熔 化，使用温度控制器控制温度至700°C，这时镁合金样本已全部变为熔液。通过真空系统抽 取真空，在合适光源照明作用下，高速摄像头（面阵CCD)不断获取序列图像，传入DSP图像 处理系统，经过图像处理与识别算法，确认镁熔液第一气泡析出表面精确识别，以脉冲触发 的方式将信息传递给PLC微处理系统，同步探测器采集微压传感器及热电偶数据，将氢分 压与温度传入PLC微处理系统，PLC程序已包含含氢量检测数学模型，根据数学模型进行计 算，结果可打印或显示输出。 图2是镁合金含氢量检测装置结构示意图。快速加热系统由高温电极垫片2、加热 电极3、带保温棉的石墨坩埚4和镁合金样本5组成。电极脉冲加热可通过温度控制器进 行调节。真空系统由底座1、上盖7、玻璃8、电磁阀15和带管路的真空栗16组成。底座与 上盖之间由密封圈实现密封，保持不漏气。电磁阀设计时考虑抽取真空或解除真空实现联 动。PLC微处理系统由热电偶6、微压元件14、PLC微处理器12及打印机13组成。压力数 据的采集采用高灵敏度微压传感器，压力测量精度为千分之一。镁熔液温度采用K型热电 偶测温，并具有冷端自动补偿功能。PLC微处理器系统可以实现三个功能。一是数据采集， 采集氢分压及温度信号；二是数据处理与计算，可根据不同合金成分分别计算出镁熔液的 含氢量；三是打印输出功能，输出数据并驱动打印机打印出测量结果。实时图像处理系统由 光源9、高速摄像头10、DSP器件11及接口转换线等构成。选用高频荧光灯光源，提高图像 的清晰度和色彩饱和度；高速摄像头最大分辨率为1280*1024像素，最大拍摄速度为1000 帧/s ;DSP器件是图像处理与识别的核心部件，它的硬件及程序算法的最佳配合，将大大提 高第一气泡图像精确识别的速度，从而提高检测结果的精确度。由于各个部件的信号模式 不同，在连接这些部件时必须使用接口转换线，用于不同信号的转换。【主权项】1. 一种镁合金含氢量快速检测装置，其特征在于，该检测装置由快速加热系统，真空系 统，实时图像处理系统和PLC微处理系统四部分构成； 所述快速加热系统由高温电极垫片（2)、加热电极（3)、石墨坩埚（4)和镁合金样本（5) 组成；所述真空系统由底座（1)、上盖（7)、玻璃（8)、电磁阀（15)和真空栗（16)组成；所述 实时图像处理系本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镁合金含氢量快速检测装置，其特征在于，该检测装置由快速加热系统，真空系统，实时图像处理系统和PLC微处理系统四部分构成；所述快速加热系统由高温电极垫片(2)、加热电极(3)、石墨坩埚(4)和镁合金样本(5)组成；所述真空系统由底座(1)、上盖(7)、玻璃(8)、电磁阀(15)和真空泵(16)组成；所述实时图像处理系统由光源(9)、高速摄像头(10)、DSP器件(11)及接口转换线构成；所述PLC微处理系统由热电偶(6)、微压元件(14)、PLC微处理器(12)及打印机(13)组成；所述高速摄像头(10)通过DSP器件(11)与PLC微处理器(12)相连，所述真空泵(16)通过电磁阀(15)与上盖(7)相连，所述高速摄像头(10)通过DSP器件(11)与PLC微处理器(12)相连，所述热电偶(6)与PLC微处理器(12)相连，所述PLC微处理器(12)与打印机(13)相连，所述上盖(7)和位于其正上方的玻璃(8)设计成一体，所述底座(1)与上盖(7)之间设有密封圈。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许四祥，高培青，侍海东，吴胜华，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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