基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法及超声传感器技术

本发明专利技术公开了一种基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法及超声传感器，涉及熔池温度测量技术领域。本发明专利技术通过设计含有探针和台阶部的超声波传感器，通过检测在不同的熔池标准温度下，超声波的横波和纵波分别经由探针底部和台阶部底部回波直至被最终接收的时间差Δt，获得Δt与温度T的标准曲线。利用该曲线和待测位置的Δt，即可获得待测位置的温度。本发明专利技术提供的方法以及相应的超声波传感器，具有优异的机械性能和较长的使用寿命，能够在高温环境下稳定工作，能够精确计算熔池内的温度变化，避免了传统热电偶和热像仪在高温环境下的局限性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及熔池温度测量，特别涉及基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法及超声传感器。

技术介绍

1、在工业制造和材料加工领域，熔池温度的精确测量是保障产品质量、优化工艺参数的核心环节。无论是电弧焊、激光熔覆、金属熔炼，还是增材制造（如激光选区熔化、电子束熔融等3d打印技术），熔池的温度场动态直接影响材料的相变过程、晶粒生长方向、残余应力分布以及最终产品的机械性能和尺寸精度。现有的温度测量手段分为传统接触式测温方技术和非接触式测温技术，这些技术在高温、动态变化的熔池环境中都或多或少存在各自的技术缺陷。

2、传统接触式测温技术以热电偶为代表，其基于塞贝克效应测量温度，但在高温熔池中面临热电势漂移、材料氧化、机械侵蚀等问题，导致测量误差累积。热电偶的响应速度受限，难以实时捕捉熔池的瞬态温度波动，且仅能提供单点接触温度，无法反映熔池整体的温度梯度分布。非接触式测温技术，例如红外热像仪和比色测温仪，虽然避免了物理接触的干扰，但是受限于材料表面发射率的动态变化，例如熔池表面的氧化层、熔渣覆盖、等离子体辐射、环境粉尘等均会显著改变材料表面发射率，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，根据公式Δt=Δt2-Δt1和原始标准曲线方程Δt=aT2+bT+c，拟合计算获得a、b、c的具体数值，获得最终标准曲线方程；针对所述高温熔池任意位置采用所述超声传感器探测获得的Δt值，基于所述最终标准曲线方程获得相应的任意温度T分别到达所述台阶部的底端所述时间。

3.根据权利要求1所述的基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，所述探针插入所述高温熔池后，所述台阶部底端与所述高温熔池...

【技术特征摘要】

1.基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，根据公式δt=δt2-δt1和原始标准曲线方程δt=at2+bt+c，拟合计算获得a、b、c的具体数值，获得最终标准曲线方程；针对所述高温熔池任意位置采用所述超声传感器探测获得的δt值，基于所述最终标准曲线方程获得相应的任意温度t分别到达所述台阶部的底端所述时间。

3.根据权利要求1所述的基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，所述探针插入所述高温熔池后，所述台阶部底端与所述高温熔池的距离不超过所述探针长度的20%。

4.根据权利要求1所述的基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，所述探针、台阶部均由氧化铝含量不低于99%的陶瓷材料组成。

5.根据权利要求4所述的基于超声横纵波传播的测量高温熔池内部温度的方法，其特征在于，所述陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳淇，姜杨慧，张俊，杨兵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：