專利名稱：高溫熔面自動(dòng)定位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高溫熔面的自動(dòng)定位儀。
背景技術(shù)：
在冶金等一些行業(yè)中，經(jīng)常需要對(duì)各種原材料進(jìn)行物理化學(xué)分析，尤其是測(cè)試分析各種原材料在高溫(3000度左右)狀態(tài)下的物理特性。如石英沙、硅石、石灰石等在熔化狀態(tài)下的各種物性數(shù)據(jù)。其中一個(gè)重要的數(shù)據(jù)就是這些材料在各種溫度狀態(tài)下的粘度。如鋼鐵行業(yè)中需要對(duì)煉鐵、煉鋼過(guò)程中使用的各種保護(hù)渣、抗氧化、隔熱材料等測(cè)量其在高溫狀態(tài)的粘度。對(duì)這些材料粘度的分析精確與否，將直接關(guān)系到各種產(chǎn)鋼成品的整體質(zhì)量。
如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的一種高溫熔面自動(dòng)定位儀1’的示意圖；將待測(cè)試材料放入高溫石墨坩鍋11’中，先對(duì)電爐15’進(jìn)行加溫熔化，材料熔化后啟用升降裝置12’將高溫探針13’伸向石墨坩鍋11’內(nèi)，當(dāng)確認(rèn)耐高溫探針頭13’已接觸到熔面時(shí)，停止下降。然后根據(jù)該位置處a’的標(biāo)準(zhǔn)，再次啟動(dòng)下降機(jī)構(gòu)12’，并根據(jù)一標(biāo)尺，使探針頭13’埋入熔面之下的某一深度的位置處d’。此時(shí)啟動(dòng)探針旋轉(zhuǎn)器14’，使埋入熔體中的探針頭13’旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行熔體阻尼測(cè)定，由于探針頭13’在熱熔體內(nèi)d’處和熱熔體外a’處的轉(zhuǎn)矩不一樣，在單位時(shí)間內(nèi)形成差異，這個(gè)差異由傳感器輸入總控制臺(tái)中，控制臺(tái)的PC即可根據(jù)該差異進(jìn)行運(yùn)算分析轉(zhuǎn)換成熔體材料的粘度數(shù)據(jù)。
上述過(guò)程中除了控制臺(tái)運(yùn)算之外，其余過(guò)程全是在手動(dòng)目測(cè)的情況下完成的，且要將探針頭13’埋入標(biāo)準(zhǔn)熔面之下某一深度的位置處d’。所以上述過(guò)程中關(guān)鍵步驟就是探針頭13’首先必須精確地找到熔面基準(zhǔn)處a’。然后才能以該基準(zhǔn)a’精確地將探針頭13’埋入某一標(biāo)準(zhǔn)的深度。如果探針頭13’的埋入深度不準(zhǔn)，那么最終的粘度測(cè)試結(jié)果也是不準(zhǔn)確的。從該探針頭13’進(jìn)行的熔面定位來(lái)看，主要是依靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)和目測(cè)，其探針頭與熔面的誤差一般高達(dá)6mm左右。所以測(cè)試結(jié)果難以保證精確，且需經(jīng)過(guò)多次反復(fù)調(diào)整，或多做幾次實(shí)驗(yàn)分析取平均值，這樣大大地增加了測(cè)試工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，而降低了效率。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其能對(duì)熔面進(jìn)行較為精確的定位，從而保證得到正確的測(cè)試結(jié)果，且有效降低了測(cè)試的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的一種高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其包含一探針，一電爐，一探針升降裝置，該探針升降裝置包含一升降電機(jī)，特點(diǎn)是，該探針、探針升降裝置和電爐體間連接絕緣物，使探針和電爐體形成為兩個(gè)電極；該探針和電爐體機(jī)-電連接一電位選通觸發(fā)器；該電位選通觸發(fā)器的輸出端電路連接一觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元；該探針升降裝置中還包含一和該升降電機(jī)電路連接的一探針升降控制回路；觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元的輸出端電路連接該探針升降控制回路。
所述的電位選通觸發(fā)器包含電路連接的一觸發(fā)集成電路，若干電壓分配電阻，和一觸發(fā)值可調(diào)電位器；該觸發(fā)值可調(diào)電位器電路連接該觸發(fā)集成電路的選通端；并有其中一個(gè)電阻電路連接該觸發(fā)集成電路的選通端和輸入端之間。
所述的觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元包含依次電路連接的一限流電阻，一放大三極管，一第一繼電器；該限流電阻電路連接于所述電位選通觸發(fā)器輸出端和放大三極管的基極之間；該第一繼電器電路連接該放大三極管的集電極。
該探針升降控制回路包含一帶有常開(kāi)觸點(diǎn)的第二繼電器，該第二繼電器和所述第一繼電器的常閉觸點(diǎn)電路連接；該第二繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)電路連接升降電機(jī)的控制回路；該高溫熔面的自動(dòng)定位儀還包含一探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器，其輸入端電-機(jī)連接所述的探針，主要包含一電壓階梯顯示驅(qū)動(dòng)集成電路，和其各輸出端電路連接的若干發(fā)光二極管；該高溫熔面的自動(dòng)定位儀還包含一報(bào)警單元，該報(bào)警單元電路連接所述第一繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，包含一報(bào)警蜂鳴器，一顯示燈；該探針升降控制回路中還包含一按扭，該按扭和該第二繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)連接；
所述觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元還包含一二極管，該二極管和該第一繼電器的線圈并聯(lián)連接，且其正極連接該放大三極管的集電極；當(dāng)探針下降，探針頭和高溫物質(zhì)的熔面相互開(kāi)始靠近時(shí)，高溫烈焰及揮發(fā)物使高溫熔面和探針頭之間導(dǎo)電，此時(shí)的電導(dǎo)率很低。但是，隨著熔面和探針頭之間的距離接近，它的電導(dǎo)也呈斜線低幅度增加。此電導(dǎo)變化由電位選通觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為電位信號(hào)，此時(shí)，可通過(guò)調(diào)整觸發(fā)值可調(diào)電位器的阻值以調(diào)整觸發(fā)集成電路的觸發(fā)閥值(根據(jù)不同的熔化物自定設(shè)置)。在高溫熔面和探針頭之間還沒(méi)有直接接觸前，高溫烈焰及揮發(fā)物使高溫熔面和探針之間發(fā)生導(dǎo)電變化，此時(shí)，可由探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器的發(fā)光二極管作顯示。發(fā)光二極管此時(shí)一般只能按順序亮幾個(gè)，觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元也不動(dòng)作。而當(dāng)探針頭和高溫物質(zhì)的熔面接觸的瞬間，熔面和探針頭之間的電導(dǎo)立即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)躍變，此時(shí)的電導(dǎo)曲線呈直線變化。電導(dǎo)的躍變量使探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器發(fā)光二極管全部點(diǎn)亮，同時(shí)又促使電位選通觸發(fā)器產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，使觸發(fā)集成電路的輸出從低電位變成高電位，該高電位信號(hào)經(jīng)觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元放大，第一繼電器工作，第一繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)導(dǎo)通，報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警，以提示已探針已到達(dá)到熔面。同時(shí)，第一繼電器的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，促使第二繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，探針升降電機(jī)的下降控制回路被切斷，探針下降停止，從而也就完成了探針頭找熔面自動(dòng)定位動(dòng)作。當(dāng)升降電機(jī)停轉(zhuǎn)后，為了將探針頭埋入熔化物質(zhì)的熔面之下以測(cè)定熔化物質(zhì)的粘度數(shù)據(jù)，可手動(dòng)控制按鈕，并可根據(jù)升降裝置上的標(biāo)尺，繼續(xù)下降該探針，并得到一精確的下降深度以進(jìn)行熔體阻尼測(cè)定，并將在單位時(shí)間內(nèi)形成的轉(zhuǎn)矩差異由傳感器輸入總控制臺(tái)中，控制臺(tái)的PC即可根據(jù)該差異進(jìn)行運(yùn)算分析轉(zhuǎn)換成精確的熔體材料的粘度數(shù)據(jù)。
通過(guò)本實(shí)用新型，可對(duì)高溫熔面進(jìn)行自動(dòng)定位，得到一個(gè)精確的基準(zhǔn)，從而能保證得到正確的測(cè)試結(jié)果，而不用采用如多次測(cè)量，取平均值的測(cè)量方法，從而有效降低測(cè)試的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。


圖1為背景技術(shù)中高溫熔面自動(dòng)定位儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為隨著探針和熔面距離的變化，導(dǎo)電率發(fā)生變化的曲線示意圖；
圖3為本實(shí)用新型中探針裝置和電爐體的絕緣連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的電路原理方框圖；圖5為本實(shí)用新型的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將根據(jù)圖2～圖4，說(shuō)明本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式。
如圖2所示，為當(dāng)探針和熔面距離的變化，導(dǎo)電率發(fā)生變化的曲線示意圖；如曲線21所示，當(dāng)探針下降，探針和高溫物質(zhì)的熔面相互開(kāi)始靠近時(shí)，高溫烈焰及揮發(fā)氣體使高溫熔面和探針頭之間導(dǎo)電，此時(shí)的電導(dǎo)率很低。但是，隨著熔面和探針頭之間的距離接近，它的電導(dǎo)也呈斜線低幅度增加。而當(dāng)探針和高溫物質(zhì)的熔面接觸的瞬間，熔面和探針頭之間的電導(dǎo)立即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)躍變，電導(dǎo)曲線也將呈直線變化。此時(shí)，探針和熔面接觸時(shí)的躍變動(dòng)態(tài)起始點(diǎn)M，可作為該熔面定位基準(zhǔn)，為下一步精確測(cè)定某一深度的高溫物質(zhì)粘度提供基礎(chǔ)。
如圖3所示，為本實(shí)用新型中探針11和電爐體18的連接結(jié)構(gòu)示意圖；探針11和電爐體18之間連接絕緣物19，以形成探針裝置和電爐體為二個(gè)電極。在連接電位選通觸發(fā)器之前，用MΩ表進(jìn)行測(cè)量，其絕緣電阻應(yīng)大于5MΩ。
如圖4所示，為本實(shí)用新型的電路原理方框圖；本實(shí)用新型包含一探針11和一探針升降裝置14，探針11機(jī)-電連接一電位選通觸發(fā)器12；該電位選通觸發(fā)器12的輸出端電路連接一觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元13；探針升降裝置14包含一升降電機(jī)141，和該升降電機(jī)電路連接的一探針升降控制回路142；觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元13的輸出端電路連接該探針升降控制回路142的輸入端；本實(shí)用新型還包含一探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器15，該探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器15的輸入端電-機(jī)連接該探針11；一報(bào)警單元16，該報(bào)警單元16電路連接觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元13。并有一工作電源17，對(duì)電位選通觸發(fā)器12、探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器15、觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元13供電。
如圖5所示，為本實(shí)用新型的電路示意圖；控制臺(tái)的PC 174開(kāi)始工作的時(shí)候同步提供輸出的一組AC220V的電源，經(jīng)過(guò)一串接其中的可恢復(fù)保險(xiǎn)器171，并經(jīng)由一TWH降壓模塊172，作為本實(shí)用新型的工作能源17；合上電源開(kāi)關(guān)173，即可對(duì)電位選通觸發(fā)器12、探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器15、觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元13供電。
電位選通觸發(fā)器12包含電路連接的一型號(hào)為8751觸發(fā)集成電路121，電壓分配電阻122、123、124、126、127，和一觸發(fā)值可調(diào)電位器128；該觸發(fā)值可調(diào)電位器128電路連接該觸發(fā)集成電路的選通端2腳；此時(shí)，可根據(jù)不同的熔化物，通過(guò)調(diào)整觸發(fā)值可調(diào)電位器128的阻值以調(diào)整觸發(fā)集成電路121的觸發(fā)閥值，使本實(shí)用新型適用于各類礦料渣粉的高溫熔面，從而具有通用性。電阻126電路連接該觸發(fā)集成電路的選通端2腳和輸入端1腳之間，可選擇高阻抗的該限流電阻126，從而給該觸發(fā)集成電路121提供較小的選通基準(zhǔn)電壓。
觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元13包含依次電路連接的一限流電阻131，一型號(hào)為9013的放大三極管132，一第一繼電器J1；該限流電阻131電路連接電位選通觸發(fā)器12輸出端和放大三極管132的基極之間；第一繼電器133(J1)電路連接該放大三極管132的集電極；還有一二極管134，該二極管134和該第一繼電器133并聯(lián)連接，且其陽(yáng)極連接該放大三極管132的集電極；探針升降控制回路142包含一帶有常開(kāi)觸點(diǎn)14210(JK2-1)的第二繼電器1421(J2)，該第二繼電器1421和第一繼電器133的常閉觸點(diǎn)1331(JK1-2)電路連接；常開(kāi)觸點(diǎn)14210(JK2-1)通過(guò)一開(kāi)關(guān)143電路連接升降電機(jī)的控制端XC；探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器15主要包含一電壓階梯顯示驅(qū)動(dòng)集成電路151，型號(hào)為L(zhǎng)M3914，和其各輸入端腳電路連接的各發(fā)光二極管152；一型號(hào)為7805的穩(wěn)壓電路153；報(bào)警單元16電路連接第一繼電器133的常開(kāi)觸點(diǎn)1332(JK1-1)，其包含一報(bào)警蜂鳴器161，一顯示燈162；當(dāng)開(kāi)關(guān)173閉合時(shí)，繼電器1421立即得電工作，其常開(kāi)觸點(diǎn)14210(JK2-1)立即處于接通(閉合)的狀態(tài)，探針升降電機(jī)的下降控制端口XC不受絲毫影響，升降電機(jī)工作，探針11繼續(xù)下降，伸入坩鍋內(nèi)部時(shí)，首先接觸到的是高溫氣體和烈焰揮發(fā)物；電導(dǎo)率較低，此時(shí)的電導(dǎo)率增長(zhǎng)與探針頭逐步接近高溫熔面成正比。當(dāng)探針頭接觸到高溫熔面時(shí)會(huì)立即產(chǎn)生一個(gè)電導(dǎo)率躍變量(圖2的M點(diǎn))，此躍變電位信號(hào)輸入觸發(fā)集成電路121的2腳使觸發(fā)集成電路121的4腳翻轉(zhuǎn)，由低電位翻轉(zhuǎn)成高電位，調(diào)整觸發(fā)值可調(diào)電位器128的電阻值可以改變觸發(fā)集成電路121的閥值。
當(dāng)觸發(fā)集成電路121的4腳由低電位翻轉(zhuǎn)成高電位后，電信號(hào)經(jīng)過(guò)限流電阻13 1輸入放大三極管132的基極并使其導(dǎo)通，此時(shí)第一繼電器133得電工作，二極管134有反電勢(shì)回路保護(hù)作用。第一繼電器133工作后，常開(kāi)觸點(diǎn)1332(JK1-1)閉合，顯示燈162亮，蜂鳴器161報(bào)警發(fā)聲提示。同時(shí)，第一繼電器133的常閉觸點(diǎn)1331(JK1-2)斷開(kāi)，使第二繼電器1421停止工作，觸點(diǎn)14210(JK2-1)自動(dòng)斷開(kāi)，從而使探針升降裝置的下降控制端XC被切斷，下降電機(jī)自動(dòng)停轉(zhuǎn)，下降停止。下降電機(jī)停轉(zhuǎn)后探針頭的位置就是高溫熔面的位置，達(dá)到了自動(dòng)定位的目的。
手動(dòng)按鈕1422并聯(lián)連接觸點(diǎn)14210(JK2-1)，當(dāng)熔面找到后，根據(jù)標(biāo)尺深度要求，按下按鈕1422，可使下降電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。直至探針達(dá)到要求深度后，放開(kāi)按鈕停止。測(cè)試工序結(jié)束后，升起探針11，關(guān)閉開(kāi)關(guān)173。重新再進(jìn)行新的測(cè)試時(shí)重復(fù)以上步驟。
探針11還機(jī)-電連接探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器15的輸入端，該輸入端S直接獲取的是探針11伸入坩鍋時(shí)和烈焰氣體揮發(fā)物接觸產(chǎn)生的電位變化信號(hào)，發(fā)光二極管152的點(diǎn)亮增多與探針11逐步接近高溫熔面成正比。在曲線23的0～M段，發(fā)光二極管152只有部分被點(diǎn)亮；而當(dāng)探針11達(dá)到躍變點(diǎn)M，發(fā)光二極管152被全部電亮，集成電路153是一三端穩(wěn)壓器；調(diào)節(jié)變阻器可以選擇集成電路151的閥值。限流電阻154可控制發(fā)光二極管152的亮度。
本實(shí)用新型可以正確地進(jìn)行探針的高溫熔面定位，并大大提高了探針的熔面定位精度，其精度可達(dá)到了0.1mm左右。
權(quán)利要求1.一種高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其包含一探針，一電爐，一探針升降裝置，該探針升降裝置包含一升降電機(jī)，特征在于，該探針、探針升降裝置和該電爐體之間連接絕緣物，使該探針和該電爐體形成為二個(gè)工作電極；該探針和電爐體機(jī)-電連接一電位選通觸發(fā)器；該電位選通觸發(fā)器的輸出端電路連接一觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元；該探針升降裝置中還包含一和該升降電機(jī)電路連接的一探針升降控制回路；觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元的輸出端電路連接該探針升降控制回路的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其特征在于，所述的電位選通觸發(fā)器包含電路連接的一觸發(fā)集成電路，若干電壓分配電阻，和一觸發(fā)值可調(diào)電位器；該觸發(fā)值可調(diào)電位器電路連接該觸發(fā)集成電路的選通端；并有其中一個(gè)電阻電路連接該觸發(fā)集成電路的選通端和輸入端之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其特征在于，所述的觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元包含依次電路連接的一限流電阻，一放大三極管，一第一繼電器；該限流電阻電路連接于所述電位選通觸發(fā)器輸出端和放大三極管的基極之間；該第一繼電器電路連接該放大三極管的集電極。
4.如權(quán)利要求1所述的高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其特征在于，所述的探針升降控制回路包含一帶有常開(kāi)觸點(diǎn)的第二繼電器，該第二繼電器和所述第一繼電器的常閉觸點(diǎn)電路連接；該第二繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)電路連接升降電機(jī)的下降控制回路。
5.如權(quán)利要求1所述的高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其特征在于，該高溫熔面的自動(dòng)定位儀還包含一探針與熔面距離的監(jiān)視顯示器，其輸入端電-機(jī)連接所述的探針，主要包含一電壓階梯顯示驅(qū)動(dòng)集成電路，和其各輸入端腳電路連接的若干發(fā)光二極管。
6.如權(quán)利要求3所述的高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其特征在于，該高溫熔面的自動(dòng)定位儀還包含一報(bào)警單元，該報(bào)警單元電路連接所述第一繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，包含一報(bào)警蜂鳴器，一顯示燈。
7.如權(quán)利要求4所述的高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其特征在于，該探針升降控制回路中還包含一按扭，該按扭和該第二繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)連接。
8.如權(quán)利要求3所述的高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其特征在于，所述觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元還包含一二極管，該二極管和該第一繼電器的線圈并聯(lián)連接，且其正極連接該放大三極管的集電極。
專利摘要一種高溫熔面的自動(dòng)定位儀，其包含一探針，一電爐，一探針升降裝置，該探針升降裝置包含一升降電機(jī)，特點(diǎn)是，該探針、探針升降裝置和該電爐體之間連接絕緣物，使探針和電爐體形成為兩個(gè)電極；該探針和電爐體機(jī)－電連接一電位選通觸發(fā)器；該電位選通觸發(fā)器的輸出端電路連接一觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元；該探針升降裝置中還包含一和該升降電機(jī)電路連接的一探針升降控制回路；觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元的輸出端電路連接該探針升降控制回路；其能對(duì)熔面進(jìn)行較為精確的定位，從而保證得到正確的測(cè)試結(jié)果，且有效降低了測(cè)試的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率。
文檔編號(hào)G01F23/24GK2634444SQ0323240
公開(kāi)日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者孔利明, 吉同祥, 莊鐵, 朱祖民, 胡玉良, 王旭昌 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司