一种高温熔化物速度测量系统及方法技术方案

一种高温熔化物速度测量系统及方法，该系统包括电源、开关、可调电阻、信号负载、探测金属丝、高频数据采集系统、PC终端以及信号传输线缆；其中信号支路数目由所需要测量熔化物速度的空间位置点数决定，可调电阻的阻值根据支路数目调节以保证每个支路上负载电阻的电压处于可识别采集的范围内；通过同步高频数据采集系统将信号负载的电压信号进行采集和处理，并传输于PC终端显示和记录；基于高温熔化物可将探测金属丝熔化，导致信号负载的电压信号发生突变；根据突变时刻间隔及探测金属丝空间距离，测量高温熔化物的速度；该系统及方法在测量过程中对高温熔化物流动的干扰和影响较小，可以有效地对高温熔化物的速度进行测量。

A system and method for measuring the velocity of molten metal at high temperature

A high temperature melt velocity measurement system and method, the system includes a power supply, a switch, adjustable resistance, load detection, signal wire, high frequency data acquisition system, PC terminal and signal transmission cable; spatial location points which signal required by the number of branches of measuring speed of melt, adjustable resistance according to the number of branches to ensure the voltage regulation load resistance of each branch is on the scope of recognition and acquisition within the voltage signal; signal acquisition and processing load through the synchronous high frequency data acquisition system, and transmission to the PC terminal display and record; based on the detection of high-temperature melt metal, resulting in the occurrence of voltage signal load according to the time interval of mutation; mutation detection and wire distance measurement of high temperature melt velocity; the system and method in measuring In the process, the interference and influence of the high temperature melting flow are small, and the velocity of the high temperature melts can be measured effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种高温熔化物速度测量系统及方法
本专利技术涉及流体速度测量的
，具体涉及一种高温熔化物速度测量系统及方法。
技术介绍
高温的熔化物因其温度极高并具有极大的腐蚀特性，传统的速度测量仪器因其测量原理的限制难以应用于高温环境中。非接触式测量，如采用图像处理技术或射线测量技术，由于需要对高温熔化物进行拍照，镜头或放射源与高温熔化物之间必须无障碍物或可穿透，但是在高温环境下开设透窗可能导致透窗爆裂或密封效果不佳，因此在高温环境或复杂结构中难以开设透窗利用图像处理技术进行高温熔化物速度的测量；其他接触式测量仪器所采用的材料和电子元器件在高温和腐蚀环境下完全失效，无法对高温熔化物的速度进行测量。截止目前未有合适的高温熔化物速度测量装置能够应用于高温环境和复杂结构中的高温熔化物进行速度测量。例如，中国专利CN201310172253，公开了一种二维瞬时流动速度场的测量，包括激光器、透镜组、隔行扫描CCD3、计算机和柱面镜，其特征在于：在待测流体中加入示踪粒子，在光源下形成散射斑点，利用隔行扫描CCD传感器拍摄两场图像，并在计算机中根据相关的图像处理技术获取二维速度场。该专利技术并不能满足高温环境下流体速度测量的要求。例如，中国专利CN201080001561，公开了流体的压力和速度的组合测量工具和方法，利用多孔压力探头和一维热线风速仪来测量流场的压力和三维瞬态速度的装置和方法。首先通过多孔压力探头测量流场中各个测量点的压力和流动方向，然后用一维热线探头在各个测量点沿当地流动方向测量瞬时速度，最终获得全流场的压力和三维瞬态速度。但是该专利技术在极高温度下压力探头和热线探头损坏以及电子元器件失效，无法在高温流体压力和速度的测量中使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种高温熔化物速度测量系统及方法，可以有效地测量任何高温液体物质在垂直或水平方向流动的速度，测量精度较高，应用范围较广。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高温熔化物速度测量系统，包括可调电阻2、电源1和测量系统开关10依次相连组成的信号回路干路，控制和调节信号的采集；电源1正极与测量系统开关10相连，控制高温熔化物速度测量系统的启动与停止；电源1负极与可调电阻2相连；和信号回路干路连接的信号探测支路，信号探测支路的数目n+1由所需要测量熔化物速度的空间位置点数n决定，每条支路上依次设置有与测量系统开关10连接的信号负载11、正极导线9、正极不锈钢丝金属导线7、探测金属丝6、负极不锈钢丝金属导线5和负极导线3，负极导线3连接可调电阻2；其中正极不锈钢丝金属导线7、探测金属丝6、负极不锈钢丝金属导线5位于高温熔化物密闭容器内，探测金属丝6布置在高温熔化物流动轨迹的指定位置处，正极不锈钢丝金属导线7和负极不锈钢丝金属导线5作为探测金属丝6的延长导线；所述信号负载11两端的正极信号采集端13和负极信号采集端12连接同步高频数据采集系统14，同步高频数据采集系统14通过信号传输电缆15连接PC终端16；信号负载11的输出信号经由同步高频数据采集系统14进行采集和处理，并通过信号传输电缆15将采集信号传递到PC终端16进行显示、记录和数据处理，基于高温熔化物可将探测金属丝6熔化，导致信号负载11的电压信号发生突变，根据突变时刻间隔及探测金属丝6的空间距离，对高温熔化物的速度测量。所述负极不锈钢丝金属导线5和正极不锈钢丝金属导线7在贯穿高温熔化物密闭容器时，采用负极密封装置4和正极密封装置8进行安装；负极不锈钢丝金属导线5和正极不锈钢丝金属导线7采用分隔板进行固定和隔离，避免相互接触导致信号混淆。探测金属丝6为该系统每个支路上的关键元件，探测金属丝6的间距为3.0mm，能够根据高温熔化物速度测量的精度要求进行调整，并与数据采集系统的采样频率相匹配；探测金属丝6的直径为1.0mm，避免高温熔化物未流动至此已经熔断或流动至此没有瞬间熔断；探测金属丝6的熔点高于其工作的环境温度，采用铝丝。所述信号负载11的阻值为1kΩ，其两端分别通过负极信号采集端12和正极信号采集端13将其电压信号传输于同步高频数据采集系统14。所述同步高频数据采集系统14采样频率为200kS/s，即信号采样时间间隔为2μs；探测金属丝6的间距为3.0mm，则该速度测量系统测量高温熔化物的速度高达600m/s；该测量系统的测量精度及最大测速范围取决于探测金属丝6的间距和同步高频数据采集系统14的采样频率。所述电源1为20V的恒压电源，可调电阻2的最大阻值为2kΩ，输出阻值根据支路数目进行调节，保证输出的电压信号处于可识别和采集的±5V区间内。所述的高温熔化物速度测量系统的测量方法，测量系统开关10接通后，调节可调电阻2，使得正极信号采集端13和负极信号采集端12之间的电压信号处于±5V以内，同时开启同步高频数据采集系统14，进行信号的采集和记录；在高温熔化物流动过程中，布置在其流动轨迹上的探测金属丝6依次熔化，在探测金属丝6熔断的时刻，信号探测支路立即变为断路状态，导致探测金属丝6熔断的信号探测支路上输出的电压信号突变为0；同步高频数据采集系统14记录的信号突变时刻，即为高温熔化物流至此位置的时刻，依次记录高温熔化物流至每根探测金属丝6的时刻，根据速度与位移和时间的关系，从而得到高温熔化物的速度。和现有技术相比较，本专利技术具备如下优点：1、本专利技术的测量装置，可用于任何高温液态物质的速度测量，且对高温液态物质的流动影响较小，测量精度高；2、本专利技术的测量装置，不仅可用于垂直流动速度测量，而且可用于水平方向流动速度的测量；3、本专利技术的测量装置，通过更换探测金属丝，不仅可测量流动速度，而且可用于测量腐蚀速度和烧蚀速度。4、本专利技术的测量装置，通过缩小探测金属丝的间距以提高测量精度，匹配同步高频数据采集系统，可实现极高速度的测量。5、本专利技术的测量装置，采用不锈钢丝作为探测金属丝的延长导线使得该测量装置可在高温和腐蚀等环境下使用，具有足够的刚度和强度，起到定位探测金属丝的作用。6、本专利技术的测量装置，结构简单，采用的恒压源较为安全，便于操作和安装调试。总之，本专利技术解决了高温液态物质流动速度测量的难题，通过更换探测金属丝可用于其他腐蚀速度以及烧蚀速度等的测量，设计可靠，应用广泛，测量精度极高。附图说明图1为本专利技术一种高温熔化物速度测量系统及方法的原理图；如图1所示，1为电源，2为可调电阻，3为负极导线，4和8分别为负极密封装置和正极密封装置，5和7分别为负极不锈钢丝和正极不锈钢丝，6为探测金属丝，9为正极导线，10为测量系统开关，11为信号负载，12为负极信号采集端，13为正极信号采集端，14为同步高频数据采集系统，15为信号传输电缆，16为PC终端。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细的说明：如图1所示，本专利技术是一种高温熔化物速度测量装置，所述的测量装置适用于高温液态物质速度的测量，包括电源1，可调电阻2，负极导线3，负极密封装置4和正极密封装置8，负极不锈钢丝金属导线5和正极不锈钢丝金属导线7，探测金属丝8，正极导线9，测量系统开关10，信号负载11，负极信号采集端12，正极信号采集端13，同步高频数据采集系统14，信号传输电缆15，PC终端16。探测金属丝6与信号负载1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温熔化物速度测量系统，其特征在于：包括可调电阻(2)、电源(1)和测量系统开关(10)依次相连组成的信号回路干路，控制和调节信号的采集；电源(1)正极与测量系统开关(10)相连，控制高温熔化物速度测量系统的启动与停止；电源(1)负极与可调电阻(2)相连；和信号回路干路连接的信号探测支路，信号探测支路的数目n+1由所需要测量熔化物速度的空间位置点数n决定，每条支路上依次设置有与测量系统开关(10)连接的信号负载(11)、正极导线(9)、正极不锈钢丝金属导线(7)、探测金属丝(6)、负极不锈钢丝金属导线(5)和负极导线(3)，负极导线(3)连接可调电阻(2)；其中正极不锈钢丝金属导线(7)、探测金属丝(6)、负极不锈钢丝金属导线(5)位于高温熔化物密闭容器内，探测金属丝(6)布置在高温熔化物流动轨迹的指定位置处，正极不锈钢丝金属导线(7)和负极不锈钢丝金属导线(5)作为探测金属丝(6)的延长导线；所述信号负载(11)两端的正极信号采集端(13)和负极信号采集端(12)连接同步高频数据采集系统(14)，同步高频数据采集系统(14)通过信号传输电缆(15)连接PC终端(16)；信号负载(11)的输出信号经由同步高频数据采集系统(14)进行采集和处理，并通过信号传输电缆(15)将采集信号传递到PC终端(16)进行显示、记录和数据处理，基于高温熔化物可将探测金属丝(6)熔化，导致信号负载(11)的电压信号发生突变，根据突变时刻间隔及探测金属丝(6)的空间距离，对高温熔化物的速度测量。...

【技术特征摘要】
1.一种高温熔化物速度测量系统，其特征在于：包括可调电阻(2)、电源(1)和测量系统开关(10)依次相连组成的信号回路干路，控制和调节信号的采集；电源(1)正极与测量系统开关(10)相连，控制高温熔化物速度测量系统的启动与停止；电源(1)负极与可调电阻(2)相连；和信号回路干路连接的信号探测支路，信号探测支路的数目n+1由所需要测量熔化物速度的空间位置点数n决定，每条支路上依次设置有与测量系统开关(10)连接的信号负载(11)、正极导线(9)、正极不锈钢丝金属导线(7)、探测金属丝(6)、负极不锈钢丝金属导线(5)和负极导线(3)，负极导线(3)连接可调电阻(2)；其中正极不锈钢丝金属导线(7)、探测金属丝(6)、负极不锈钢丝金属导线(5)位于高温熔化物密闭容器内，探测金属丝(6)布置在高温熔化物流动轨迹的指定位置处，正极不锈钢丝金属导线(7)和负极不锈钢丝金属导线(5)作为探测金属丝(6)的延长导线；所述信号负载(11)两端的正极信号采集端(13)和负极信号采集端(12)连接同步高频数据采集系统(14)，同步高频数据采集系统(14)通过信号传输电缆(15)连接PC终端(16)；信号负载(11)的输出信号经由同步高频数据采集系统(14)进行采集和处理，并通过信号传输电缆(15)将采集信号传递到PC终端(16)进行显示、记录和数据处理，基于高温熔化物可将探测金属丝(6)熔化，导致信号负载(11)的电压信号发生突变，根据突变时刻间隔及探测金属丝(6)的空间距离，对高温熔化物的速度测量。2.根据权利要求1所述的一种高温熔化物速度测量系统，其特征在于：所述负极不锈钢丝金属导线(5)和正极不锈钢丝金属导线(7)在贯穿高温熔化物密闭容器时，采用负极密封装置(4)和正极密封装置(8)进行安装；负极不锈钢丝金属导线(5)和正极不锈钢丝金属导线(7)采用分隔板进行固定和隔离，避免相互接触导致信号混淆。3.根据权利要求1所述的一种高温熔化物速度测量系统，其特征在于：所述探测金属丝(6)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏光辉，张亚培，田文喜，秋穗正，胡亮，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61