一种铁合金微碳铬铁中硅含量的即时测试方法技术

本发明专利技术涉及铁合金微碳铬铁中硅含量的测试方法技术领域。本发明专利技术所述的铁合金微碳铬铁中硅含量的即时测试方法，首先使测硅传感器与待测的微炭铬铁试样接触，传感器产生弱电势，然后将该弱电势信号放大，再将放大后的电压经过Ｖ／Ｆ转换器转换成脉冲量，送入单片机中，最后经过软件处理在显示器中显示直观的数字硅含量。本发明专利技术的测试方法能现场快速测定合金铁中的硅含量，且不需要对微碳铬铁进行特别处理，也不需要使用其它的试剂，简单方便，电脑能直接显示最终测试结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁合金微碳铬铁中硅含量的测试方法

技术介绍
微碳铬铁中硅含量的测量一般采用化学法，即选取一块冷却后的微碳铬铁试样，将其粉 碎成粉沫状，加入一定量的化学试剂，进行化学反应，再由测定仪对硅元素进行计量。化验 室常规测定一般需2小时才能测出试样中含硅含量的数据，对正在冶炼中微碳铬铁的产品的 质量的不能起到及时快速判断，不利于及时采用技术措施来提高产品的质量及合格率。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服化验室常规微碳铬铁中含硅量测定时间长，无法及时指导现 场冶炼生产的缺点，提供，该方法能在几分钟 的时间内获取式样中的硅含量，快速、便捷，适合生产中的实际应用。为达上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下铁合金微碳铬铁中硅含量的即时测试方法，其步骤是使测硅传感器与待测的微炭铬铁 试样接触，传感器产生弱电势，然后将该弱电势信号放大，再将放大后的电压经过V/F转换 器转换成脉冲量，送入单片机中，最后经过软件处理在显示器中显示直观的数字硅含量。由于微炭铬中的其他成分Cr， C， Fe等基本不变，也就是Fe， Cr， C基本不与黄铜起反 应，而微炭铬中的Si与黄铜起热电效应，产生了 O-lmV之间的热电势，因此上述的测硅传感 器，优选的是采用黄铜制作的探头，并与铂热电阻连接。为了控制其温度，在黄铜探头上还 设有电热管加热，电热管通过电路与温度控制器连接，其中铂热电阻通过V/F校正器后也与 温度控制器连接。这样，测硅传感器通过温度控制器，使其恒温在28(TC士2'C。被测的微炭铬铁的试样如果刚才冶炼现场，须先在常温水中冷却后，敲开断面，使之与 测硅传感器的探头紧密接触。具体操作时，可使用压紧装置，使待测的微炭铬铁试样与传感 器充分接触。压紧装置可由黄铜材质和弹簧组成。本专利技术的有益效果本专利技术的微碳铬铁中硅含量即时测试方法能在现场快速测定合金铁中 的硅含量，且不需要对微碳铬铁进行特别处理；也不需要使用其它的试剂，简单方便。另外， 本专利技术的方法所使用的材料和器具也非常普通，都可以在市场上买到，只需巧妙利用，合理设计使用结构就可以在电脑上显示最终测试结果，方便、简单。 附图说明图1为本专利技术微碳铬铁中硅含量即时测试方法的具体应用结构原理示意图图2为V/F转换器电路图3为铂热电阻非线性测量线路图4为铂热电阻校正线路图5为控制电路图6为控制波形图附图标记说明1-黄铜制成的圆锥形探头 2-铂热电阻 3-电热管具体实施方式 实施例1根据本专利技术的铁合金微碳铬铁中硅含量即时测试方法，制作简便的测硅传感器及准备其 它所需要的电子元件和单片机等。实施方式之一如图1所示，将测硅传感器通过电路连接有 温度控制器使其恒温，测硅传感器还通过电路依次与热电势放大器、V/F转换器、单片机及显 示器连接。测硅传感器把测硅传感器与压紧装置之间的试样中的硅含量的数据经热电势放大 器、V/F转换器、单片机在显示器上显示出来。一、具体仪器组成1、 测硅传感器由黄铜材质制成圆锥形状，其尺寸为々80X110 (H)，与之接触的有一个检测温度的铂电 阻，圆锥形内设有电热管加热，要求恒温在280°C±2°C;所以应考虑其有十分良好的保温性 能；2、 温度控制器该控制器的核心是单片机。铂电阻检测传感器的温度，经过非线性校正后由单片机采集该温度，控制电热管来对传感器加热，并使传感器恒温在280°C 。加热控制硅采用"调功"方式，使其有很高的控制精度。根据热电原理，要求一种导体性质及温度不变及有一定恒温特性，所以传感器作为一种 导体，要求其温度控制必须符合热电原理。3、 热电势放大器被测的微炭铬铁的样块须先在常温水中冷却后，敲开断面，将其放置在传感器与压紧装 置之间并紧密接触。根据热电原理，传感器与试样接触后，会产生热电势。由于微炭铬中的 其他成分Cr， C， Fe等基本不变，也就是Fe， Cr， C基本不与黄铜探头起反应，而微炭铬中 的Si与黄铜探头起了热电效应，产生了 0、mV之间的热电势。该微弱电势，必须经过信号放 大，才能被单片微机接收，由于放大的是微伏信号，所以要考虑微弱信号检测及噪音的抑制 等问题。放大器选用美国A/D公司生产2B31型信号调理器。它由一个高性能的仪器放大器、 一个 具塞尔三极点低通过滤器和一个可调激励电源三个主要部分构成。此放大器具有体积小、价 格低、漂移小(0.5uV/。C)、噪声低(luVp-。)、共模抑制比高(最低为140dB)、线性优良(最 大为0.0025%)、 130V^的输入保护能力及低通滤波的截止频率(2HZ—5KHZ)、放大倍数(l一 2000倍)、输出失调电平和电桥激励源(电压方式4V—15V)， 100mA，电流方式(100yA— 10mA)都是可调等许多优良性能。放大器的输出电压经过V/F转换成脉冲量，送入单片机中。4、 V/F转换电路V/F转换器作用是将放大器输出信号经转换成脉冲量(即数字量)，其实质是AZD转换器。 其转换电路如图2所示。上述电路的输出频率f。与输入电压U,的关系为=iWRs用来调节增益大小以获得所需的转换精度，脉冲信号通过MCS-51单片机的引脚T1读入 内存，根据脉冲数便测得传感器的温度了。5、 数据处理首先按确定的样本进行标定。样本当然越多越好。但是由于样本数据的离散性。可能要 占据很大的内存空间。我们可以采用数值方法进行分段拟合成直线方程，也就形成了测硅的 数学模型，也可以用最小二乘解求曲线方程。当进行炉前快速测试时，根据读入的数字量就可以寻找相应的区间，通过计算找出对应 的Siy。量。6、 压紧装置由黄铜材质和弹簧组成的机构。 二.温度控制1、 铂电阻的非线性校正。 传感器的温度是通过铂电阻来测量。铂热电阻是一种广泛应用的温度传感器，测量的范围0 50(TC，温度与电阻间存在非线性 关系，通常将铂电阻接入不平衡电桥进行温度测量，以获得电压信号。如图3。此电路的输出Us与温度t间的关系是非线性的，非线性误差的大小与电路参数 有关，均为百分之几至百分之十几，因此要得到线性的温度一电压转换关系，必须进行非线 性校正。图4所示为校正线路，电路中的R4是用以引入适量的正反馈，从而抵消在测量上限 段的较严重的非线性误差。电路中设置的零点与满度调节可实现1—5V DC标准电压信号 输出。此电路输出电压U。与温度t的关系式如下其中t的高次项与其一次、二次项相比非常之小，可忽略不计而不会对精度产生影响，Kt、 K2 、 K3是与电路有关的常数，显然，若使"+ ^^:0便可消除造成非线性的二次 项，从而实现非线性校正。K3与正反馈电阻R4及电路其它元件参数有关，可按满足P + ^3"2=0來选取R4的值。按此原理得到R4计算式为及0，+ 2)(，_1)及=_电路元件参数若为R^R^lkQ, R3=100Q，R5/R5=R8/R7=4 则可得R^2. 1Kfi，在实际制作 中，需保证元件参数的精确，可设置R4为精密电位器，结合零点与满度调节使电路输出拟合 理想的线性温度电压特性曲线，以保证转换精度。2、 校正线路的输出校正线路的输出经V/F送入温控单片机。V/F转换方法同前，不再重复。3、 可控硅调功控制传感器的温度控制采用双向可控硅交流"调功"方式控制加热电热管发热量，即上述采集 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁合金微碳铬铁中硅含量的即时测试方法，其步骤是：首先使测硅传感器与待测的微炭铬铁试样接触，传感器产生弱电势，然后将该弱电势信号放大，再将放大后的电压转换成脉冲量，送入单片机中，最后经过软件处理在显示器中显示直观的数字硅含量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏家健，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]