蠕变变形测量与数据多点自动采集和温度自动控制系统技术方案

一种对多台蠕变持久试验数据自动采集和计算机自动控制温度装置系统，包括：蠕变高温炉温度自动采集和控制子系统；试样蠕变变形信号自动采集和数据处理子系统；持久试验断裂时间自动记录子系统，所述的三个子系统由带有ＲＳ－４８５多串口卡的计算机与Ａ／Ｄ模数转换模块连接，采用ＲＳ－４８５通讯协议和地址区分技术对系统进行控制。本系统的使用保证了试验数据的准确性和完整性，同时可以测定材料的在所设定的实验条件下的稳态蠕变速率，在整个试验过程中蠕变高温炉的升温、保温和降温过程全部由计算机自动控制，提高了试验的自动化程度和可靠性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Creep deformation measurement and data multi point automatic acquisition and temperature automatic control system

A plurality of creep test data acquisition and computer automatic temperature control device system, including: temperature creep furnace automatic acquisition and control system; automatic signal acquisition and data processing subsystem of deformation creep rupture test; fracture time automatic recording system, the three subsystems with RS more than 485 serial port card computer with A / D conversion module connected with RS - 485 communication protocol and address discrimination technology to control system. The use of the system to ensure the accuracy and completeness of the test data, at the same time can be set under the experimental conditions of the steady-state creep rate determination of materials, in the whole test process of the creep furnace heating and cooling process is automatically controlled by a computer, high degree of automation and reliability test.

【技术实现步骤摘要】

本技术提供的一种蠕变变形测量与数据多点自动采集和温度自动控制 系统，尤其提供一种可对多台蠕变持久试验数据自动采集和计算机自动控制温度 装置系统，属于材料性能测试
，适用于高分子材料和金属材料，特别涉 及金属材料的蠕变变形和持久强度的测试。技术背景蠕变和持久强度是评价金属材料在高温环境下可用性的重要指标，是电站锅 炉、石油化工、核工业及航空航天工业结构设计和材料选用的基础数据。金属材 料蠕变试验的周期长， 一般可达数千小时甚至上万小时，且必须在专用蠕变实验 机上进行。长期以来，蠕变和持久试验全部采用人工读取和记录数据，手动调节 温度控制系统，实验人员需日夜监控设备运行情况。因此不可避免地产生人为误 差或者误操作，从而影响试验数据的准确性和试验的正常进行，进而影响人们对 金属材料的蠕变和持久强度的正确判断。由沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司研制的"一种蠕变变形测量与数据 自动采集装置"，申请号02273979 .3。以及由河南科技大学申请的"一种数 据自动采集拉伸蠕变测试装置"，申请号200520127714.5。他们虽然都实现了 计算机自动采集和记录蠕变变形数据，但没有涉及持久试验试样断裂时间的自动 记录和蠕变高温炉温度的计算机自动控制。同时，上述两个专利都是针对单台蠕 变试验机试验数据的自动采集，还不能实现多台蠕变持久试验机的集散控制和数 据自动采集，因此还不能满足大型高温实验室的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术中蠕变和持久试验人工记录试验数据，手动调节蠕变炉温 度控制的不足，本技术提供了一种结构简单、安装维护方便、测量精度高、 稳定性高的多台蠕变持久试验数据自动采集和计算机自动控制温度装置系统。其 目的在于实现对多台蠕变和持久实验机的试验数据自动采集，绘制试样的蠕变变 形随时间变化的曲线，同时可以测定在所设定试验条件下的稳态蠕变速率。在试 验过程中，由计算机控制温度控制器调控蠕变炉的升温、保温和降温曲线，尽量减少人为误操作和手动调节温度引起的滞后性。为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案本技术提供了一种蠕变变形测量与数据多点自动采集和温度自动控制 系统，其特征在于，所述系统包括蠕变高温炉温度自动采集和控制子系统；试 样蠕变变形信号自动采集和数据处理子系统；持久试验断裂时间自动记录子系 统，所述的三个子系统由带有RS-485多串口卡的计算机与A/D模数转换模块连 接，采用RS-485通讯协议和地址区分技术对系统进行控制。所述的蠕变高温炉温度自动采集和控制子系统由电源、变压器、蠕变高温炉、 热电偶、温度控制器、固态继电器、A/D模数转换模块、RS-485多串口卡和计算 机组成，其中电源经过变压器减压后通过固态继电器与蠕变高温炉相连接，蠕变 高温炉由热电偶采集的温度信号一路由数据线输入温度控制器，另一路通过延长 线与A/D模数转换模块相连,将热电偶测试的温度信号送入A/D模数转换模块中， 通过RS-485多串口卡与计算机连接，计算机通过RS-485多串口卡直接与温度控 制器的RS-485通讯端口连接。所述的试样蠕变变形信号自动采集和数据处理子系统由差动位移传感器、 A/D模数转换模块、RS-485多串口卡和计算机顺序连接而成，其中由位移传感器 采集的试样蠕变变形信号经过与传感器相连的A/D模数转换模块转换为数字信 号后，由RS-485多串口卡输入到计算机中。所述的位移传感器为差动位移传感器，固定在与蠕变试样相连的位移引伸计上。所述的持久试验断裂时间自动记录子系统包括24V直流电源、行程开关、 电压转换模块、A/D模数转换模块、RS-485多串口卡和计算机构成，24V直流电 源通过处于常开状态的行程开关与电压转换模块相连，电压转换模块与A/D模数 转换模块相连，电压转换模块转换的直流电压信号通过A/D模数转换模块和 RS-485多串口卡输入到计算机中。所述的持久试验断裂时间自动记录子系统中，试样未断时电压转换模块的输 出电压为零伏，试样断裂后行程开关处于导通状态，电压转换模块的输出电压为 5V。本技术从根本上改变了蠕变持久试验数据人工记录和手动控制温度的方式，同时可以自动处理试验数据。本系统中采用了带屏蔽的信号线，并且屏蔽 信号线与计算机外壳共地连接，有效地减小了外界电气的干扰和抑制了低频共模 干扰。软件中采用数值滤波和非线性修正算法，克服了信号的干扰，从而保证了 试验数据的准确性。实时显示每台蠕变持久实验机的数据曲线、历史曲线，数据 全部存储在Access数据库中。实现了无纸记录，既减轻了实验人员的负担和试验 录成本，査找历史数据又非常方便。附图说明图1蠕变变形测量与数据多点自动采集和温度自动控制系统流程图 图2蠕变高温炉温度自动采集和控制子系统连接位置方框图 图3试样蠕变变形信号自动采集和数据处理子系统连接位置方框图 图4引伸计、差动位移传感器与蠕变试样连接图其中1-蠕变试样，2-引伸计长拉杆，3-引伸计短拉杆，4-差动位移传感器。 图5持久试验断裂时间自动记录子系统连接位置方框图其中，5 —固定点，6—下拉杆，7 —上拉杆，8 —支点，9 —杠杆，10—24V 直流电源，ll一行程开关，12—5V直流输出，13—砝码加载。具体实施方式图1为蠕变变形测量与数据多点自动采集和温度自动控制系统流程图，软件 系统包括蠕变高温炉温度、蠕变变形、持久试样断裂时间自动采集系统和蠕变高 温炉温度计算机控制系统。本技术采用计算机集散控制技术，通过RS-485 通讯协议和地址区分技术与多台蠕变、持久试验机进行通讯，实现了试验数据的 自动采集和蠕变高温炉的温度自动控制。对于数据自动采集系统，由计算机按照 A/D模块的通讯协议和地址定期发送读指令到A/D模块中，相应地址的A/D模块 响应后通过RS-485多串口卡发送数据到计算机中。对于计算机自动控制温度系 统而言，由计算机按照温度控制器的RS-485通讯协议发送写指令到温度控制器 中，设置相应地址温度控制器的目标温度(或温度曲线)和PID参数。计算机与 各台蠕变、持久试验机的硬件通讯由RS-485多串口卡实现，温度、位移和电位 (持久试验)信号需要经过A/D模块转换为数字信号才能与计算机通讯。图2为蠕变高温炉温度自动采集和控制子系统连接位置方框图，该系统主要 是为蠕变、持久试验提供必要的高温环境。如图2所示，蠕变高温炉温度自动采集和控制系统由电源、变压器、固态继电器、温度控制器、热电偶、蠕变高温炉、A/D模数转换模块、RS-485多串口卡和计算机构成。考虑到人身安全问题，将 220V的交流电源通过变压器转换为90—130V的低压，经过固态继电器与蠕变高温炉的加热体相连。热电偶尽可能地靠近蠕变试样，准确测量试样周围的环境温 度，温度信号同时输入到温度控制器和A/D模数转换模块中。在蠕变、持久试验 过程中，首先由计算机通过RS-485多串口卡将试验温度发送到温度控制器中， 完成对温度控制器的参数设置工作。然后由温度控制器根据设定的目标温度和 PID参数控制蠕变高温炉的升温、保温和降温过程。蠕变高温炉的现场温度由热 电偶采集原始信号后分成两路， 一路送至温度控制器中作为输入信号源，另一路 由计算机通过RS-485多串口卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蠕变变形测量与数据多点自动采集和温度自动控制系统，其特征在于，所述系统包括：蠕变高温炉温度自动采集和控制子系统；试样蠕变变形信号自动采集和数据处理子系统；持久试验断裂时间自动记录子系统，所述的三个子系统由带有ＲＳ－４８５多串口卡的计算机与Ａ／Ｄ模数转换模块连接，采用ＲＳ－４８５通讯协议和地址区分技术对系统进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安子良，涂善东，轩福贞，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]