专利名称：高温熔面自动定位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高温熔面的自动定位仪。
背景技术：
在冶金等一些行业中，经常需要对各种原材料进行物理化学分析，尤其是测试分析各种原材料在高温(3000度左右)状态下的物理特性。如石英沙、硅石、石灰石等在熔化状态下的各种物性数据。其中一个重要的数据就是这些材料在各种温度状态下的粘度。如钢铁行业中需要对炼铁、炼钢过程中使用的各种保护渣、抗氧化、隔热材料等测量其在高温状态的粘度。对这些材料粘度的分析精确与否，将直接关系到各种产钢成品的整体质量。
如图1所示，为现有技术中的一种高温熔面自动定位仪1’的示意图；将待测试材料放入高温石墨坩锅11’中，先对电炉15’进行加温熔化，材料熔化后启用升降装置12’将高温探针13’伸向石墨坩锅11’内，当确认耐高温探针头13’已接触到熔面时，停止下降。然后根据该位置处a’的标准，再次启动下降机构12’，并根据一标尺，使探针头13’埋入熔面之下的某一深度的位置处d’。此时启动探针旋转器14’，使埋入熔体中的探针头13’旋转并进行熔体阻尼测定，由于探针头13’在热熔体内d’处和热熔体外a’处的转矩不一样，在单位时间内形成差异，这个差异由传感器输入总控制台中，控制台的PC即可根据该差异进行运算分析转换成熔体材料的粘度数据。
上述过程中除了控制台运算之外，其余过程全是在手动目测的情况下完成的，且要将探针头13’埋入标准熔面之下某一深度的位置处d’。所以上述过程中关键步骤就是探针头13’首先必须精确地找到熔面基准处a’。然后才能以该基准a’精确地将探针头13’埋入某一标准的深度。如果探针头13’的埋入深度不准，那么最终的粘度测试结果也是不准确的。从该探针头13’进行的熔面定位来看，主要是依靠经验估计和目测，其探针头与熔面的误差一般高达6mm左右。所以测试结果难以保证精确，且需经过多次反复调整，或多做几次实验分析取平均值，这样大大地增加了测试工作的劳动强度，而降低了效率。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种高温熔面的自动定位仪，其能对熔面进行较为精确的定位，从而保证得到正确的测试结果，且有效降低了测试的劳动强度，提高了效率。
为达到上述目的，本实用新型提出的一种高温熔面的自动定位仪，其包含一探针，一电炉，一探针升降装置，该探针升降装置包含一升降电机，特点是，该探针、探针升降装置和电炉体间连接绝缘物，使探针和电炉体形成为两个电极；该探针和电炉体机-电连接一电位选通触发器；该电位选通触发器的输出端电路连接一触发信号驱动单元；该探针升降装置中还包含一和该升降电机电路连接的一探针升降控制回路；触发信号驱动单元的输出端电路连接该探针升降控制回路。
所述的电位选通触发器包含电路连接的一触发集成电路，若干电压分配电阻，和一触发值可调电位器；该触发值可调电位器电路连接该触发集成电路的选通端；并有其中一个电阻电路连接该触发集成电路的选通端和输入端之间。
所述的触发信号驱动单元包含依次电路连接的一限流电阻，一放大三极管，一第一继电器；该限流电阻电路连接于所述电位选通触发器输出端和放大三极管的基极之间；该第一继电器电路连接该放大三极管的集电极。
该探针升降控制回路包含一带有常开触点的第二继电器，该第二继电器和所述第一继电器的常闭触点电路连接；该第二继电器的常开触点电路连接升降电机的控制回路；该高温熔面的自动定位仪还包含一探针与熔面距离的监视显示器，其输入端电-机连接所述的探针，主要包含一电压阶梯显示驱动集成电路，和其各输出端电路连接的若干发光二极管；该高温熔面的自动定位仪还包含一报警单元，该报警单元电路连接所述第一继电器的常开触点，包含一报警蜂鸣器，一显示灯；该探针升降控制回路中还包含一按扭，该按扭和该第二继电器的常开触点并联连接；
所述触发信号驱动单元还包含一二极管，该二极管和该第一继电器的线圈并联连接，且其正极连接该放大三极管的集电极；当探针下降，探针头和高温物质的熔面相互开始靠近时，高温烈焰及挥发物使高温熔面和探针头之间导电，此时的电导率很低。但是，随着熔面和探针头之间的距离接近，它的电导也呈斜线低幅度增加。此电导变化由电位选通触发器转换为电位信号，此时，可通过调整触发值可调电位器的阻值以调整触发集成电路的触发阀值(根据不同的熔化物自定设置)。在高温熔面和探针头之间还没有直接接触前，高温烈焰及挥发物使高温熔面和探针之间发生导电变化，此时，可由探针与熔面距离的监视显示器的发光二极管作显示。发光二极管此时一般只能按顺序亮几个，触发信号驱动单元也不动作。而当探针头和高温物质的熔面接触的瞬间，熔面和探针头之间的电导立即会产生一个跃变，此时的电导曲线呈直线变化。电导的跃变量使探针与熔面距离的监视显示器发光二极管全部点亮，同时又促使电位选通触发器产生翻转，使触发集成电路的输出从低电位变成高电位，该高电位信号经触发信号驱动单元放大，第一继电器工作，第一继电器的常开触点导通，报警单元发出报警，以提示已探针已到达到熔面。同时，第一继电器的常闭触点断开，促使第二继电器的常开触点断开，探针升降电机的下降控制回路被切断，探针下降停止，从而也就完成了探针头找熔面自动定位动作。当升降电机停转后，为了将探针头埋入熔化物质的熔面之下以测定熔化物质的粘度数据，可手动控制按钮，并可根据升降装置上的标尺，继续下降该探针，并得到一精确的下降深度以进行熔体阻尼测定，并将在单位时间内形成的转矩差异由传感器输入总控制台中，控制台的PC即可根据该差异进行运算分析转换成精确的熔体材料的粘度数据。
通过本实用新型，可对高温熔面进行自动定位，得到一个精确的基准，从而能保证得到正确的测试结果，而不用采用如多次测量，取平均值的测量方法，从而有效降低测试的劳动强度，提高效率。
图1为背景技术中高温熔面自动定位仪的结构示意图；图2为随着探针和熔面距离的变化，导电率发生变化的曲线示意图；
图3为本实用新型中探针装置和电炉体的绝缘连接结构示意图；图4为本实用新型的电路原理方框图；图5为本实用新型的电路示意图。
具体实施方式
以下将根据图2～图4，说明本实用新型的一较佳实施方式。
如图2所示，为当探针和熔面距离的变化，导电率发生变化的曲线示意图；如曲线21所示，当探针下降，探针和高温物质的熔面相互开始靠近时，高温烈焰及挥发气体使高温熔面和探针头之间导电，此时的电导率很低。但是，随着熔面和探针头之间的距离接近，它的电导也呈斜线低幅度增加。而当探针和高温物质的熔面接触的瞬间，熔面和探针头之间的电导立即会产生一个跃变，电导曲线也将呈直线变化。此时，探针和熔面接触时的跃变动态起始点M，可作为该熔面定位基准，为下一步精确测定某一深度的高温物质粘度提供基础。
如图3所示，为本实用新型中探针11和电炉体18的连接结构示意图；探针11和电炉体18之间连接绝缘物19，以形成探针装置和电炉体为二个电极。在连接电位选通触发器之前，用MΩ表进行测量，其绝缘电阻应大于5MΩ。
如图4所示，为本实用新型的电路原理方框图；本实用新型包含一探针11和一探针升降装置14，探针11机-电连接一电位选通触发器12；该电位选通触发器12的输出端电路连接一触发信号驱动单元13；探针升降装置14包含一升降电机141，和该升降电机电路连接的一探针升降控制回路142；触发信号驱动单元13的输出端电路连接该探针升降控制回路142的输入端；本实用新型还包含一探针与熔面距离的监视显示器15，该探针与熔面距离的监视显示器15的输入端电-机连接该探针11；一报警单元16，该报警单元16电路连接触发信号驱动单元13。并有一工作电源17，对电位选通触发器12、探针与熔面距离的监视显示器15、触发信号驱动单元13供电。
如图5所示，为本实用新型的电路示意图；控制台的PC 174开始工作的时候同步提供输出的一组AC220V的电源，经过一串接其中的可恢复保险器171，并经由一TWH降压模块172，作为本实用新型的工作能源17；合上电源开关173，即可对电位选通触发器12、探针与熔面距离的监视显示器15、触发信号驱动单元13供电。
电位选通触发器12包含电路连接的一型号为8751触发集成电路121，电压分配电阻122、123、124、126、127，和一触发值可调电位器128；该触发值可调电位器128电路连接该触发集成电路的选通端2脚；此时，可根据不同的熔化物，通过调整触发值可调电位器128的阻值以调整触发集成电路121的触发阀值，使本实用新型适用于各类矿料渣粉的高温熔面，从而具有通用性。电阻126电路连接该触发集成电路的选通端2脚和输入端1脚之间，可选择高阻抗的该限流电阻126，从而给该触发集成电路121提供较小的选通基准电压。
触发信号驱动单元13包含依次电路连接的一限流电阻131，一型号为9013的放大三极管132，一第一继电器J1；该限流电阻131电路连接电位选通触发器12输出端和放大三极管132的基极之间；第一继电器133(J1)电路连接该放大三极管132的集电极；还有一二极管134，该二极管134和该第一继电器133并联连接，且其阳极连接该放大三极管132的集电极；探针升降控制回路142包含一带有常开触点14210(JK2-1)的第二继电器1421(J2)，该第二继电器1421和第一继电器133的常闭触点1331(JK1-2)电路连接；常开触点14210(JK2-1)通过一开关143电路连接升降电机的控制端XC；探针与熔面距离的监视显示器15主要包含一电压阶梯显示驱动集成电路151，型号为LM3914，和其各输入端脚电路连接的各发光二极管152；一型号为7805的稳压电路153；报警单元16电路连接第一继电器133的常开触点1332(JK1-1)，其包含一报警蜂鸣器161，一显示灯162；当开关173闭合时，继电器1421立即得电工作，其常开触点14210(JK2-1)立即处于接通(闭合)的状态，探针升降电机的下降控制端口XC不受丝毫影响，升降电机工作，探针11继续下降，伸入坩锅内部时，首先接触到的是高温气体和烈焰挥发物；电导率较低，此时的电导率增长与探针头逐步接近高温熔面成正比。当探针头接触到高温熔面时会立即产生一个电导率跃变量(图2的M点)，此跃变电位信号输入触发集成电路121的2脚使触发集成电路121的4脚翻转，由低电位翻转成高电位，调整触发值可调电位器128的电阻值可以改变触发集成电路121的阀值。
当触发集成电路121的4脚由低电位翻转成高电位后，电信号经过限流电阻13 1输入放大三极管132的基极并使其导通，此时第一继电器133得电工作，二极管134有反电势回路保护作用。第一继电器133工作后，常开触点1332(JK1-1)闭合，显示灯162亮，蜂鸣器161报警发声提示。同时，第一继电器133的常闭触点1331(JK1-2)断开，使第二继电器1421停止工作，触点14210(JK2-1)自动断开，从而使探针升降装置的下降控制端XC被切断，下降电机自动停转，下降停止。下降电机停转后探针头的位置就是高温熔面的位置，达到了自动定位的目的。
手动按钮1422并联连接触点14210(JK2-1)，当熔面找到后，根据标尺深度要求，按下按钮1422，可使下降电机继续运转。直至探针达到要求深度后，放开按钮停止。测试工序结束后，升起探针11，关闭开关173。重新再进行新的测试时重复以上步骤。
探针11还机-电连接探针与熔面距离的监视显示器15的输入端，该输入端S直接获取的是探针11伸入坩锅时和烈焰气体挥发物接触产生的电位变化信号，发光二极管152的点亮增多与探针11逐步接近高温熔面成正比。在曲线23的0～M段，发光二极管152只有部分被点亮；而当探针11达到跃变点M，发光二极管152被全部电亮，集成电路153是一三端稳压器；调节变阻器可以选择集成电路151的阀值。限流电阻154可控制发光二极管152的亮度。
本实用新型可以正确地进行探针的高温熔面定位，并大大提高了探针的熔面定位精度，其精度可达到了0.1mm左右。
权利要求1.一种高温熔面的自动定位仪，其包含一探针，一电炉，一探针升降装置，该探针升降装置包含一升降电机，特征在于，该探针、探针升降装置和该电炉体之间连接绝缘物，使该探针和该电炉体形成为二个工作电极；该探针和电炉体机-电连接一电位选通触发器；该电位选通触发器的输出端电路连接一触发信号驱动单元；该探针升降装置中还包含一和该升降电机电路连接的一探针升降控制回路；触发信号驱动单元的输出端电路连接该探针升降控制回路的输入端。
2.如权利要求1所述的高温熔面的自动定位仪，其特征在于，所述的电位选通触发器包含电路连接的一触发集成电路，若干电压分配电阻，和一触发值可调电位器；该触发值可调电位器电路连接该触发集成电路的选通端；并有其中一个电阻电路连接该触发集成电路的选通端和输入端之间。
3.如权利要求1或2所述的高温熔面的自动定位仪，其特征在于，所述的触发信号驱动单元包含依次电路连接的一限流电阻，一放大三极管，一第一继电器；该限流电阻电路连接于所述电位选通触发器输出端和放大三极管的基极之间；该第一继电器电路连接该放大三极管的集电极。
4.如权利要求1所述的高温熔面的自动定位仪，其特征在于，所述的探针升降控制回路包含一带有常开触点的第二继电器，该第二继电器和所述第一继电器的常闭触点电路连接；该第二继电器的常开触点电路连接升降电机的下降控制回路。
5.如权利要求1所述的高温熔面的自动定位仪，其特征在于，该高温熔面的自动定位仪还包含一探针与熔面距离的监视显示器，其输入端电-机连接所述的探针，主要包含一电压阶梯显示驱动集成电路，和其各输入端脚电路连接的若干发光二极管。
6.如权利要求3所述的高温熔面的自动定位仪，其特征在于，该高温熔面的自动定位仪还包含一报警单元，该报警单元电路连接所述第一继电器的常开触点，包含一报警蜂鸣器，一显示灯。
7.如权利要求4所述的高温熔面的自动定位仪，其特征在于，该探针升降控制回路中还包含一按扭，该按扭和该第二继电器的常开触点并联连接。
8.如权利要求3所述的高温熔面的自动定位仪，其特征在于，所述触发信号驱动单元还包含一二极管，该二极管和该第一继电器的线圈并联连接，且其正极连接该放大三极管的集电极。
专利摘要一种高温熔面的自动定位仪，其包含一探针，一电炉，一探针升降装置，该探针升降装置包含一升降电机，特点是，该探针、探针升降装置和该电炉体之间连接绝缘物，使探针和电炉体形成为两个电极；该探针和电炉体机－电连接一电位选通触发器；该电位选通触发器的输出端电路连接一触发信号驱动单元；该探针升降装置中还包含一和该升降电机电路连接的一探针升降控制回路；触发信号驱动单元的输出端电路连接该探针升降控制回路；其能对熔面进行较为精确的定位，从而保证得到正确的测试结果，且有效降低了测试的劳动强度，提高了效率。
文档编号G01F23/24GK2634444SQ0323240
公开日2004年8月18日 申请日期2003年6月20日 优先权日2003年6月20日
发明者孔利明, 吉同祥, 庄铁, 朱祖民, 胡玉良, 王旭昌 申请人:宝山钢铁股份有限公司