[發(fā)明專利]一種基于純電阻測(cè)量的濕型粘土砂含水量的測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610123745.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105572183A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石德全;裴立新;高桂麗;李大勇;陳志俊;康凱嬌;董靜薇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是鑄造領(lǐng)域，具體是一種基于純電阻測(cè)量的濕型粘土砂含水量的測(cè) 量方法。

背景技術(shù)

濕型粘土砂鑄造因具有工序簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)仍為目前主要的鑄造方法，濕 型粘土砂的性能及其穩(wěn)定性直接影響鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。在濕型粘土砂各組分和性能 指標(biāo)中，水分是影響濕型粘土砂質(zhì)量最主要亦是最敏感的參數(shù)之一。目前，電阻法是使用較 多的濕型粘土砂含水量的快速測(cè)量方法，其基本原理是在激勵(lì)源作用下，根據(jù)被測(cè)濕型粘 土砂的含水量變化時(shí)會(huì)引起傳感器電阻值的變化，通過(guò)測(cè)得濕型粘土砂的電阻值，再根據(jù) 濕型粘土砂的含水量與電阻值之間的已有關(guān)系來(lái)計(jì)算含水量的大小。與直流電阻法相比， 雖然交流電阻法有效降低了濕型粘土砂極化的影響，但是在電場(chǎng)作用下，濕型粘土砂同時(shí) 表現(xiàn)出電阻性和電容性，因此通過(guò)測(cè)量電阻值來(lái)計(jì)算含水量，必定受到電容的干擾，勢(shì)必降 低了濕型粘土砂含水量的測(cè)量精度。而現(xiàn)有的基于電阻法的測(cè)量裝置常將電阻傳感器看作 為理想電阻，即將電容的影響忽略不計(jì)，也就造成了含水量測(cè)試精度難以提高。因此，提供 一種基于純電阻測(cè)量的濕型粘土砂含水量的測(cè)量方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有電阻法測(cè)量濕型粘土砂含水量精度不高的問(wèn)題，而提供一 種基于純電阻測(cè)量的濕型粘土砂含水量的測(cè)量方法。

本發(fā)明一種基于純電阻測(cè)量的濕型粘土砂含水量的測(cè)量方法通過(guò)下列步驟實(shí)施：

一、組裝基于純電阻測(cè)量的濕型粘土砂含水量的測(cè)量裝置：基于純電阻測(cè)量的濕型粘 土砂含水量的測(cè)量裝置，它由電阻水分傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、激勵(lì)信號(hào)源、A/D轉(zhuǎn)換單元、 數(shù)據(jù)通信單元和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其中電阻水分傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)理單元的一個(gè)信 號(hào)輸入端相連，激勵(lì)信號(hào)源的激勵(lì)信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)理單元的另一個(gè)信號(hào)輸入端相連、 同時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換單元的一個(gè)信號(hào)采集輸入端相連，信號(hào)調(diào)理單元的信號(hào)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換單 元的另一個(gè)信號(hào)采集輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)通信單元的信號(hào)輸入 端相連，數(shù)據(jù)通信單元的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端相連。

二、組裝由電阻水分傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、激勵(lì)信號(hào)源組成的電壓測(cè)量電路：由 電阻水分傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、激勵(lì)信號(hào)源組成的電壓測(cè)量電路，它包括放大器、平衡電 阻、反饋電阻、濕型粘土砂等效電阻R_x、濕型粘土砂等效電容C_x和正弦波激勵(lì)信號(hào)源U_i，其中 放大器A的反相輸入端與反饋電阻R_f的一端相連、同時(shí)與濕型粘土砂電阻R_x和濕型粘土砂電 容C_x的一端相連，放大器A的輸出端與反饋電阻R_f的另一端相連，放大器A的同相輸入端與平 衡電阻R₀的一端相連，平衡電阻R₀的另一端與正弦波激勵(lì)信號(hào)源U_i的一端相連，正弦波激勵(lì) 信號(hào)源U_i的另一端與濕型粘土砂電阻R_x和濕型粘土砂電容C_x的另一端相連、同時(shí)接地，放大 器A的輸出端輸出電壓U₀和正弦波激勵(lì)信號(hào)源U_i接A/D轉(zhuǎn)換單元。

三、利用測(cè)量裝置和電壓測(cè)量電路測(cè)量濕型粘土砂的電阻和含水量：將電阻水分傳感器插入被測(cè)濕型粘土砂中，激勵(lì)信號(hào)源產(chǎn)生正弦波激勵(lì)信號(hào)U_i=U_imsin(ωt)，在正弦波激勵(lì)信號(hào)U_i的初始相位為0的時(shí)刻，A/D轉(zhuǎn)換單元對(duì)放大器A的輸出端輸出電壓U₀=a₀cos(ωt+φ)采樣n次，得到采樣序列U₀(n)，并通過(guò)數(shù)據(jù)通信單元送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)采樣序列U₀(n)進(jìn)行FFT變換，提取并對(duì)基波分量進(jìn)行實(shí)部和虛部分離，得到實(shí)部分量對(duì)應(yīng)著由公式求得濕型粘土砂的電阻，再通過(guò)已有的濕型粘土砂電阻R_x與含水量之間的關(guān)系，即可求得濕型粘土砂的含水量。

優(yōu)選的，所述的步驟二中，反饋電阻R_f的電阻溫度系數(shù)小于0.2ppm/℃；

優(yōu)選的，所述的步驟三中，采樣次數(shù)n為2的整數(shù)次冪，以便于進(jìn)行FFT變換。