一种新型快速响应半人工热电偶
时间:2019-01-05 12:03:28 来源:荣一平台 作者:匿名


1简介

在切削过程中,由于部分能量转化为热能,产生切削温度,直接影响刀具的磨损和耐久性,影响加工精度和工件表面质量。准确测量实际切削温度对于研究金属或非金属材料的切削机理,选择最佳切削条件以及评估材料的加工性非常重要。

在切削过程中,由于待加工材料的不均匀性,以及切屑变形过程和振动等,在许多情况下,切削温度是随时间变化的动态量,并且切削温度高可能会在某个时刻发生。 。虽然一些非金属材料需要在一定温度范围内切割,但有必要在瞬时点测量温度。

切削温度的测量广泛应用于自然热电偶法[1-2]。然而,当待加工的材料是非金属时,切割温度不能通过天然热电偶法测量。而且,通常的天然热电偶法不能满足快速测温的需要。我们开发的半人工热电偶快速温度传感器可用于确定切割过程中某一点的温度。

2传感器结构设计

一种极高切割的钢材,是一种W 18Cr4V高速钢,和一种厚度为0.12mm的镍铬箔。具体方法是将高速钢刀头分成上下两部分,在下半部分开一个宽2毫米,深1.5毫米的小槽,然后放入镍铬板。两个刀片之间的凹槽和夹层。除了表面积为1的热接头外,镍 - 铬板与高速钢刀头通过SiO 2绝缘膜绝缘。刀片尖端6 X 1. 5 mmz。可以看出,高速钢刀头本身是一个温度测量传感器,可以切割和测量温度。在使用中,刀头安装在机器夹具心轴上,并且刀头通过云母片与心轴,刀具垫和夹具绝缘。

3静态校准

由高速钢带和镍铬板??焊接的热电偶的热端插入HWS-I标准恒温水箱,HWY-I标准恒温油箱,YG-S型热电偶水平型校准炉,水箱,油箱和验证炉。温度由YG-ZL-PID-2型智能高精度温度控制器控制,温度控制精度为0.1°C/1 Omin。热电偶的冷接点放置在冷冻装置中。每50°C在0至620°C的范围内验证一个点。使用HP34401A型多功能数字万用表测量每个验证点的热电势E.获得的热电势E和热端温度T之间的关系如图1所示。可以看出,显影的热电偶具有良好的线性。4动态校准

热电偶的响应时间τ通过快速投掷法测量[3]。在实验前,温度测量头处于室温环境中,然后将切割头的热接头快速放入热水中以获得温度步骤。产生的热电势跳跃由凌华科技的PCI-9118DG多通道快速采集卡采集,然后通过VC编制的动态切割温度系统发送到计算机进行显示,存储和分析。采样频率为l OkHz o传感器的阶跃响应波形如图2所示。

当传感器的输出达到稳态值的63.2%时,计算系统的时间常数τ。根据测量数据,响应时间可以计算为大约10ms。

5测量电路

测量电路主要由放大电路,冷端补偿电路和引线校正网络组成。双极放大电路用于提高抗干扰能力并降低偏移电压。第一阶段使用OP07形成差分放大电路。用AD590测量冷端温度,采样电阻是新热电偶的塞贝克系数。由冷端温度变化引起的回路中的热电势的这种变化完全等同于由于热端温度的变化引起的热电势的变化。但是,由于当冷端温度为0°C时,AD590仍然具有273.15μA的电流输出,因此需要通过减法器消除采样电阻上产生的额外电压。相同尺寸的附加电压与稳压器芯片MC1403和电阻器集成在一起。通过压力获得。

为了提高整个测试系统的响应速度,在放大电路后面引入相位超前校正网络,以改善系统的响应特性。由于先进链路的引入降低了系统的增益,因此增加了一阶放大。引入高级链路后系统的阶跃响应曲线如图3所示。

比较图2和图3,可以看出在引入引线校正电路后,系统响应时间减少了约1ms。

6场模拟试验

该传感器的开发用于中国工程物理研究院某某爆炸性材料的切割试验。由于材料的不均匀性,内部存在硬点,并且当切割硬点时,材料将瞬间加热并且危险。为此目的进行现场模拟测试。使用一片聚氯乙烯作为切割片,并且沿径向插入厚度为0.3mm的钢片,使得每次切割钢片时,产生瞬时温度升高。试样的直径和速度设计成使得切割钢板所需的时间为1ms。结果是理想的,并且测试系统具有足够快的响应速度以反映瞬时温度的变化,每次切割钢板时产生脉冲。脉冲周期的倒数是主轴轴频率。7结论

切削温度的测量是研究金属和非金属材料切削机理的重要手段;对化学物质的安全切割具有重要意义。为此,本文作者开发了一种快速测温半人工热电偶传感器。基于以上工作,得出以下结论::

(1)在工具的尖端形成热接头并直接测量工件的温度是可行的;

(2)由W18Cr4V和NiCr合金组成的热电偶具有良好的线性;

(3)镍铬合金薄板越薄,形成的热结的热容量越小,传感器的响应越快;

(4)当在现有处理条件下不能提高传感器的响应速度时,可以将相位超前网络人为地引入测试系统,以减少系统的时间常数。

摘录自:中国计量与测量网络

[关键词]人造热电偶,温度传感器,奥克官方网站,北京世纪奥克

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