中频加热源对测温的影响

　　一、前　言

　　浇注温度是控制合金熔炼质量最重要的参数之一,在某些合金熔炼中对浇注温度控制极严,一般在正负几度的范围之内,而影响测量浇注温度的因素很多,如热电偶的型号、精度等级、绝缘材料、保护套管、封装结构等内部因素和热电偶信号的传输、处理、显示、电磁信号的干扰等外部因素。在某些合金的熔炼中,由于采用中频感应做加热源,这种中频信号对热电偶信号的测量是一个主要的干扰源。为了准确地测量浇注温度,有必要研究这种中频信号对热电偶信号的作用形式和影响程度,为更好地消除中频信号的干扰提供理论依据。本文设计了一套快速、灵敏度高的温度测量系统来研究中频信号的干扰情况。研究了中频信号的显示形式和影响范围,并提出了消除中频干扰的措施。

　　二、温度测量系统及特点

　　快速、高灵敏度温度测量系统如图1所示:图中(a)为热电偶测温示意图;(b)为测温系统框图。该系统特点:

　　1.热电偶设计和封装尽量使热电偶信号延迟小;

　　2.数据采集模块的分辨率:0.1℃;测温电路准确度±0.2℃,±2字;转换时间:

　　有滤波:2.16 s/8通道;

　　无滤波:0.72 s/8通道。

　　三、中频信号作用的形式和影响程度

　　本实验采用25kg的中频感应炉在空炉中单独加了两次中频信号,第一次为5kVA,第二次10kVA,图2为温度随时间变化曲线。

　　从图中可以看出,在没有加中频信号之前,熔池上热电偶感应的温度变化随时间缓慢上升。加了中频信号5kVA和10kVA之后使温度信号出现波动,波动范围为-6~+8℃,停止加中频信号,温度信号又恢复到以前缓慢上升的状态。这可以确认中频信号是在原温度信号基础之上附加的一个扰动信号,从而使温度信号产生波动。原因是热电偶是两种不同材料的导体,中频电磁波会在导体中产生不同的电势所致。

　　图3是用中频感应炉熔炼合金测量熔池温度全过程。首先热电偶放在熔池的上部,等合金熔化后再插入合金液,测得合金液温度之后,再抽出热电偶。从图中可以看出,在没有加中频信号之前,熔池温度随环境温度缓慢上升,当加了中频信号之后,温度曲线产生波动。图4为合金熔化熔池温度随时间变化局部图,从图4的总体趋势可看出,随着温度的升高波动范围变小。这可以理解为:当中频信号的功率一定时,产生的中频干扰的幅度是一定的,随着环境温度的升高,热电势随着增大,干扰信号所占的比例下降导致振动幅度减小。图5为图4信号曲线频率组成图,从图5可以看出,干扰信号的频率范围为2500-25000Hz,而所占的比例很小。