[發(fā)明專利]電磁鑄造金屬液位檢測方法

無效

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• 申請日: 1991-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN1068189A
• 公開（公告）日: 1993-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金俊澤;任忠鳴;朱曉鷹
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F23/26
• 分類號(hào): G01F23/26
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于金屬液位的非接觸檢測，主要應(yīng)用于電磁鑄造金屬坯錠工藝中。

至今，利用電參量變化來進(jìn)行金屬液位非接觸檢測的方法主要有互感器法、電渦流法、電容法等。其中，互感器法的基本原理是由具有一定頻率的交流電源（激勵(lì)源）、激勵(lì)線圈、檢測線圈組成一個(gè)激發(fā)、接收回路，激勵(lì)源將一定頻率的交流電供給激勵(lì)線圈，使之產(chǎn)生同樣頻率的交變電磁場，該電磁場穿過待測液體金屬到達(dá)檢測線圈，從而得到電信號(hào)。當(dāng)兩線圈間的液體金屬液位發(fā)生變化時(shí)，改變了兩線圈間的互感耦合系數(shù)，從而改變了檢測信號(hào)的大小，這樣就檢測出金屬液位的變化。

電渦流法與此類似，只是取消了檢測線圈，直接從激勵(lì)線圈中取出因液位變化而產(chǎn)生的電信號(hào)。

上述兩種方法，由于都使用具有一定頻率的工作電磁場，因而當(dāng)存在外部電磁場時(shí)，易受干擾，使精度下降，甚至無法工作。

電容法使用兩個(gè)電極，使液體金屬處于其間，兩電極間電容隨液體金屬表面的位置而改變，根據(jù)電容的變化即可檢測液位變化。但電容的測量也需使用一定頻率的交流電，所以同樣易受外磁場的干擾。

電磁鑄造是根據(jù)電磁感應(yīng)原理而開發(fā)的連續(xù)鑄造金屬坯錠的技術(shù)，它使用強(qiáng)交變電磁場來約束液體金屬成型凝固。它對(duì)周圍電設(shè)備具有嚴(yán)重干擾。在此環(huán)境中，前述幾種檢測金屬液位的方法都將受到嚴(yán)重干擾，難以使用。

本發(fā)明的目的是解決電磁鑄造強(qiáng)電磁干擾下的液位檢測問題，將電磁干擾源用為工作源，實(shí)現(xiàn)金屬液位檢測。

本發(fā)明的基本工作原理是，電磁鑄造中的電磁場強(qiáng)度與金屬液位相關(guān)，金屬液位的變化將引起電磁場強(qiáng)度的變化，根據(jù)這一變化即可檢測液位變化。

如圖1所示，在電磁鑄造過程中，感應(yīng)器（3）產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁場，以便使液體金屬（2）成型。在液體金屬柱（2）上方放置一小線圈（1）時(shí)，就在小線圈（1）兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢E，其大小與電磁場強(qiáng)度成正比。當(dāng)金屬液位（4）變化時(shí)，電磁場強(qiáng)度將隨之變化，小線圈（1）的電勢E也將相應(yīng)改變，這樣就檢測出液位變化。

在實(shí)際鑄造過程中，金屬液位（4）和感應(yīng)器（3）中的電流都影響著小線圈（1）的電勢E的大小。根據(jù)電磁感應(yīng)原理可推得下式：

△E＝K₁△I+K₂△h （1）

其中，△E為小線圈（1）的電勢變化值;△I為感應(yīng)器（3）中電流的變化;△h為金屬液位（4）的變化;K₁、K₂為常數(shù)。為使△E僅與△h有關(guān)，就應(yīng)使△I＝0，或者從△E中消除△I的影響，使：

△E＝K△h????（2）

在實(shí)際應(yīng)用中，保證△I＝0較為困難。采用消除△I影響的方法則較為容易。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方案是：

如圖2所示，在液體金屬柱（2）的上方放置由線圈制成的主探頭（5），檢測金屬液位的變化。在感應(yīng)器外側(cè)放置由線圈制成的副探頭（6），它檢測電流變化。由主探頭（5）檢測到的信號(hào)經(jīng)由過濾放大器（8）、線性檢波器（10）、電壓放大器（12）進(jìn)入求差電路（13）。由副探頭（6）檢測到的信號(hào)經(jīng)由過濾放大器（7）、線性檢測器（9）、電壓放大器（11）進(jìn)入求差電路（13）。在求差電路（13）中，利用副探頭（6）檢測到的電流變化信號(hào)，消除掉主探頭（5）的信號(hào)中電流變化部分，從而獲得純金屬液位變化信號(hào)。其信號(hào)再經(jīng)一級(jí)放大器（15），就可進(jìn)入計(jì)算機(jī)（16）。在電路中設(shè)置過壓和反壓保護(hù)電路（14）。

電流變化信號(hào)的獲取也可使用互感器，如圖3所示，在感應(yīng)器（3）的供電電路（17）上，按裝中頻互感器（400/5）（18），再將其輸出端接入信號(hào)處理電路（19）中。信號(hào)處理電路（19）是由前述（圖2）兩個(gè)過濾放大器（7）、（8），兩個(gè)線性檢波器（9）、（10），兩個(gè)電壓放大器（11）、（12），求差電路（13），過壓和反壓保護(hù)電路（14），放大器（15）組成。在信號(hào)處理電路（19）中，由互感器（18）來的電流變化信號(hào)消除掉主探頭（5）的信號(hào)中的電流變化部分，從而檢測出金屬液位的變化。