一种快速测量湿型砂含水量的电测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是铸造湿型砂含水量测量领域，具体涉及一种快速测量湿型砂含水 量的电测量方法。
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【背景技术】
[0003] 湿型砂的性能直接影响着铸造过程中铸型的质量、型腔的尺寸精度等，进而对铸 件质量产生重要影响。含水量是湿型砂的重要组分参数，也是评价湿型砂性能和对铸件性 能影响最为关键的指标之一。湿型砂水分控制的好坏直接关系到铸件的质量，准确而快速 的测量湿型砂含水量是提高铸件质量、降低铸件废品率的重要手段。
[0004] 目前，快速测量湿型砂含水量的电测量方法主要有电阻法、电容法和电感法等。其 中，电阻法和电容法的原理相似，都是在交流源激励作用下，通过测量湿型砂的电阻值或电 容值，然后根据湿型砂的含水量与电阻值或电容值之间的已有关系来间接计算含水量的大 小。然而，湿型砂是由石英砂、膨润土、水、煤粉和多种添加剂组成的复杂的混合物，因此，湿 型砂中含有诸如粘土、煤粉、碳酸盐等不确定的电导因素，这些因素将严重影响电阻值或电 容值的准确测量，导致基于电阻法或电容法的湿型砂含水量测试装置的精度不高。电感法 在测量过程中，受湿型砂紧实率、温度和附加物的种类和含量等因素影响更大，而且信号的 获取较易受工业生产现场电磁场的影响，实际使用中虽采取一定的屏蔽措施，但测量结果 的准确性和可靠性仍相对较差。此外，对湿型砂进行快速检测的要求也越来越高，因此，有 必要发明一种快速测量湿型砂含水量的电测量方法，这对于提升湿型砂的质量尤为重要。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决现有湿型砂含水量测量方法在对湿型砂含水量进行测试时，存在 测量结果的重复性和准确性差、易受测试环境影响、测量条件苛刻等问题，提出了一种快速 测量湿型砂含水量的电测量方法。
[0006] 快速测量湿型砂含水量的电测量方法，它包括计算机、高频任意波形发生器、传输 线、BNC三通接头、专用测量探头、湿型砂试样、数字示波器，所述的计算机的控制信号输出 端与高频任意波形发生器的控制信号输入端电气连接，通过计算机控制高频任意波形发生 器所发出高频信号的波形和频率，所述的高频任意波形发生器的高频信号输出端通过传输 线与第一个BNC三通接头的高频信号输入端电气连接，所述的第一个BNC三通接头的一个 高频信号输出端通过传输线与所述的第二个BNC三通接头的高频信号输入端电气连接，所 述的第一个BNC三通接头的另一个高频信号输出端通过传输线与所述的数字示波器的一 个高频信号输入端电气连接，所述的第二个BNC三通接头的一个高频信号输出端通过传输 线与专用测量探头连接，所述的第二个BNC三通接头的另一个高频信号输出端通过传输线 与所述的数字示波器的另一个高频信号输入端电气连接，专用测量探头8插入被测湿型砂 试样中。
[0007] 所述的专用测量探头它包括探头骨架、四根探针、铜环，所述的一根探针垂直安装 在探头骨架的中心，所述的其余三根探针垂直安装在探头骨架的外围，所述的铜环将其余 三根探针连接成一体，所述的中心探针与同轴传输线的中心导线电气连接，所述的铜环与 同轴传输线的屏蔽导线电气连接。
[0008] 快速测量湿型砂含水量的电测量方法获取湿型砂含水量包括以下步骤： 步骤一、将专用测量探头垂直插入被测湿型砂试样中； 步骤二、计算机向高频任意波形发生器发出控制信号，启动高频任意波形发生器； 步骤三、高频任意波形发生器发出95-105MHZ的正弦波，正弦波通过同轴传输线和BNC 三通接头加载在专用测量探头上； 步骤四、专用探头的四根探针中形成电磁场，并反射回同轴传输线中，在BNC三通接头 之间的同轴传输线两端形成电压差； 步骤五、数字示波器通过两个高频信号输入端采集电压差，并通过信号输出端发送给 计算机； 步骤六、计算机对接收的信号进行处理，并经预先存储的湿型砂含水量计算模型获得 待测湿型砂试样的含水量。
[0009] 有益效果：在计算机控制下，采用高频任意波形发生器发出高频激励信号，通过同 轴传输线、三通接头和专用探头作用被测湿型砂试样上，两个三通接头间的电压差由高采 样速率的数字示波器采集，并由计算机根据含水量计算模型精确求出含水量，不但大大降 低了现有湿型砂含水量测量方法因湿型砂附加物和环境温度变化带来的误差，而且避免自 动化程度低的问题，而使湿型砂含水量的测试精度提高了 10%以上。
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【附图说明】
[0011] 图1为【具体实施方式】一和【具体实施方式】五所述的快速测量湿型砂含水量的电测 量方法示意图。
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【具体实施方式】
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【具体实施方式】一、结合图1说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的快速测 量湿型砂含水量的电测量方法它包括计算机1、高频任意波形发生器2、传输线3、5、7、11和 12、BNC三通接头4和6、专用测量探头8、湿型砂试样9、数字示波器10,所述计算机1的控 制信号输出端与高频任意波形发生器2的控制信号输入端电气连接，通过计算机1控制高 频任意波形发生器2所发出高频信号的波形和频率，高频任意波形发生器2的高频信号输 出端通过传输线3与BNC三通接头4的高频信号输入端4-1电气连接，BNC三通接头4的一 个高频信号输出端4-2通过传输线5与BNC三通接头6的高频信号输入端6-1电气连接， BNC三通接头4的另一个高频信号输出端4-3通过传输线12与数字示波器10的一个高频 信号输入端10-1电气连接，BNC三通接头6的一个高频信号输出端6-2通过传输线7与专 用测量探头8连接，BNC三通接头6的另一个高频信号输出端6-3通过传输线11与数字示 波器10的另一个高频信号输入端10-2电气连接，专用测量探头8插入被测湿型砂试样9 中。
【具体实施方式】 [0014] 二、本与一所述的快速测量湿型砂含水 量的电测量方法的区别在于，所述传输线3、5、7、11、12为特征阻抗为75Q的同轴传输线。
【具体实施方式】 [0015] 三、本与一所述的快速测量湿型砂含 水量的电测量方法的区别在于，所述高频任意波形发生器2为安捷伦N5181A，发出频率在 95~105MHz之间的高频正弦波信号。
[0016]
【具体实施方式】四、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的快速测量湿型砂含水 量的电测量方法的区别在于，所述数字示波器1的为DP04054,采样速率为2. 5GS/s。
【具体实施方式】 [0017] 五、结合图1说明本，本与具体实施方 式一所述的快速测量湿型砂含水量的电测量方法的区别在于，所述的专用测量探头8它包 括探头骨架8-1、四根探针8-2、8-3、8-4和8-5、铜环8-6,所述的探针8-2垂直安装在探头 骨架8-1的中心，所述的探针8-3、8-4和8-5垂直安装在探头骨架8-1的外围，所述的铜环 8-6将三根探针8-3、8-4和8-5连接成一体，所述的探针8-2与同轴传输线7的中心导线电 气连接，所述的铜环8-6与同轴传输线10的屏蔽导线电气连接。
【具体实施方式】 [0018] 六、本与五所述的快速测量湿型砂含水 量的电测量方法的区别在于，所述的探头骨架8-1的材料为PA6尼龙，所述的探针8-2、8-3、 8-4和8-5的材料均0Crl7Nil2Mo2不锈钢，探针的末端均为30。锥角。
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【具体实施方式】七、本【具体实施方式】与【具体实施方式】五所述的快速测量湿型砂含水 量的电测量方法的区别在于，所述的探针8-3、8-4、8-5安装在以探针8-2中心为圆心、直径 为58