[發明專利]電磁懸浮條件下金屬熔體表面張力測定系統與方法

有效

• 申請號: 202111158376.1
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113702249B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 阮瑩;劉克倫;常健;胡亮;魏炳波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02;H05B6/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙麗恒

1.電磁懸浮條件下金屬熔體表面張力測定系統，其特征在于：包括依次電連接的光電探測器、濾波器結構、數據采集卡及計算機信號處理系統，所述光電探測器包括光電傳感器，所述光電探測器還包括激光瞄準器或鏡頭，所述光電傳感器的光敏面與所述激光瞄準器或所述鏡頭相對，所述激光瞄準器用于瞄準金屬樣品，所述鏡頭能夠使金屬樣品發出的光聚焦到所述光電傳感器的光敏面上，所述光電傳感器用于將采集到的金屬樣品的光強信號轉變為電壓信號，所述濾波器結構包括隔直器、低通濾波器和運算放大器，所述隔直器與所述光電傳感器電連接，所述光電傳感器得到的電壓信號依次通過所述隔直器、所述低通濾波器和所述運算放大器處理后得到模擬信號，所述模擬信號輸送至所述數據采集卡轉變為數字信號，所述數字信號輸送至所述計算機信號處理系統進行處理和計算最終輸出金屬熔體表面的振蕩頻率；

所述光電探測器還包括第一殼體，所述光電傳感器的一端伸入所述第一殼體的一端，所述光電傳感器與所述第一殼體滑動連接；

所述第一殼體的另一端設置有所述激光瞄準器或所述鏡頭，所述激光瞄準器或所述鏡頭與所述第一殼體能夠拆卸地連接；

所述第一殼體的側壁設置有光學支桿接口和觀察窗；

所述第一殼體包括第一電磁屏蔽罩和第一外殼，所述第一電磁屏蔽罩設置在所述第一外殼的內側；

所述光電傳感器包括光電二極管和驅動電路，所述光電二極管的光敏面與所述激光瞄準器或所述鏡頭相對，所述驅動電路分別與所述光電二極管和所述濾波器結構電連接；

所述光電傳感器還包括第二殼體，所述光電二極管和所述驅動電路均設置在所述第二殼體的內部，所述第二殼體與所述第一殼體滑動連接；

所述第二殼體包括第二電磁屏蔽罩和第二外殼，所述第二電磁屏蔽罩設置在所述第二外殼的內側。

2.根據權利要求1所述的電磁懸浮條件下金屬熔體表面張力測定系統，其特征在于：所述濾波器結構還包括直流穩壓電源，所述直流穩壓電源為所述低通濾波器和所述運算放大器供電。

3.根據權利要求2所述的電磁懸浮條件下金屬熔體表面張力測定系統，其特征在于：所述濾波器結構還包括屏蔽盒，所述隔直器、所述低通濾波器、所述運算放大器和所述直流穩壓電源均設置在所述屏蔽盒內，所述直流穩壓電源與所述隔直器、所述低通濾波器、所述運算放大器通過隔板隔開。

4.一種采用如權利要求1-3任一項所述的電磁懸浮條件下金屬熔體表面張力測定系統的金屬熔體表面張力測定方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：準備金屬樣品，將金屬樣品放入懸浮感應加熱裝置中，對懸浮感應加熱裝置提供實驗所需氣氛；

步驟二：架設并調整光電探測器；

步驟三：打開濾波器結構、數據采集卡及計算機信號處理系統，設置實驗參數；

步驟四：控制金屬樣品溫度；

步驟五：采集金屬樣品表面的電壓信號；

步驟六：對采集的電壓信號進行處理，獲取金屬樣品表面的振蕩頻率，計算待測溫度下的金屬樣品表面張力值。

5.根據權利要求4所述的金屬熔體表面張力測定方法，其特征在于：所述步驟二中，將光電探測器對準懸浮感應加熱裝置的窗口，打開激光瞄準器，調整光電探測器位置使激光瞄準器發射的激光照射在金屬樣品正中心，隨后取下激光瞄準器，根據測量需求換上合適鏡頭。

6.根據權利要求4所述的金屬熔體表面張力測定方法，其特征在于：所述步驟四中，打開懸浮感應加熱裝置中的懸浮感應線圈，將金屬樣品加熱熔化后持續加熱，使金屬樣品處于過熱態，保持1～3min；隨后向金屬樣品緩慢吹入冷卻氣體，使金屬樣品的溫度下降至待測溫度，并保持10～20s。

7.根據權利要求4所述的金屬熔體表面張力測定方法，其特征在于：所述步驟五中，在金屬樣品保持待測溫度的同時，啟動計算機信號處理系統的采集程序；采集完畢后加大冷卻氣體氣流量使金屬樣品凝固，金屬樣品凝固后關閉冷卻氣體。