湿型砂含水量快速测量装置及基于装置的含水量获取方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及的是铸造湿型砂水分测量领域，具体涉及一种湿型砂含水量快速测量 装置及基于装置的含水量获取方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 湿型砂的性能与铸件质量密切相关，它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成参数，也是对铸 件性能影响最为关键的参数之一。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。
[0005] 目前，测量湿型砂含水量的快速测量装置主要基于电阻法、电容法和电感法等。其 中，电阻法和电容法是在交流源激励作用下，通过测量湿型砂电阻值或电容值，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 是由硅砂、膨润土、水、煤粉和多种添加剂组成的一种复杂的混合物，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，这些因素严重影响了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大大降低。电感法受到湿型 砂紧实率、温度和附加物的种类和含量等影响很大，而且信号的获取较易受周围电磁场的 影响，实际使用中虽采取一定的措施，但精度和可靠性也相对较差。此外，对湿型砂实时快 速检测的要求也越来越高，因此，发展一种湿型砂含水量的快速测量装置及含水量的快速 获取方法对于提升湿型砂的质量尤为重要。
[0006]
【发明内容】
[0007] 本发明为了解决现有湿型砂含水量测试仪在对湿型砂含水量进行测试时，存在测 量速度慢、测量结果的重复性和准确性差、对测试环境要求高等问题，提出了一种湿型砂含 水量快速测量装置及基于装置的含水量获取方法。
[0008] 湿型砂含水量快速测量装置它包括数字示波器、计算机、高频任意波形发生器、两 个BNC三通接头、专用探头、湿型砂试样、五根同轴传输线，所述数字示波器的信号输出端 与计算机的信号采集输入端电气连接，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输出高频信号的波形和频 率，高频任意波形发生器的高频信号输出端通过同轴传输线与第一个BNC三通接头的高频 信号输入端电气连接，第一个BNC三通接头的一个高频信号输出端通过同轴传输线与第二 个BNC三通接头的高频信号输入端电气连接，第一个BNC三通接头的一个高频信号输出端 通过同轴传输线与数字示波器的一个高频信号输入端电气连接，第二个BNC三通接头的一 个高频信号输出端通过同轴传输线与专用探头连接，第二个BNC三通接头的另一个高频信 号输出端通过同轴传输线与数字示波器的另一个高频信号输入端电气连接，专用探头插入 被测湿型砂试样中。
[0009] 专用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，并与同轴传输线的中心导线电气连接，另外三根探针垂直安装在探头骨架的圆周 上，铜环将另外三根探针连接成一体，并与同轴传输线的屏蔽导线电气连接。
[0010] 湿型砂含水量快速测量装置的湿型砂含水量获取方法包括以下步骤： 步骤一、将专用探头垂直、全部插入被测湿型砂试样或铸型中； 步骤二、通过计算机将高频信号的频率设在100MHZ，波形设为正弦波； 步骤三、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； 步骤四、高频任意波形发生器发出100MHz的正弦波，正弦波通过同轴传输线和BNC三 通接头加载在专用探头上； 步骤五、在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； 步骤六、因反射在同轴传输线两端形成电压差，该电压差由数字示波器的高频信号输 入端采集，并通过信号输出端发送给计算机； 步骤七、计算机对接收的信号进行存储和分析，并经预先存储的湿型砂含水量计算模 型获得待测湿型砂的含水量。
[0011] 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，两个三通接头间的压降由高采集 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试仪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、因信号采集速率不够而产生附加误差的问题，从而使湿型砂含水量的测试误差小 于 2. 5%。
【附图说明】
[0012] 图1为【具体实施方式】一和【具体实施方式】五所述的湿型砂含水量快速测量装置结 构示意图。
【具体实施方式】
[0013]
【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】所述的湿型砂 含水量快速测量装置包括数字示波器1、计算机2、高频任意波形发生器3、BNC三通接头4 和5、专用探头6、湿型砂试样7、传输线8、9、10、11和12,所述数字示波器1的信号输出端 与计算机2的信号采集输入端电气连接，计算机2的控制信号输出端与高频任意波形发生 器3的控制信号输入端电气连接，通过计算机2控制高频任意波形发生器3输出高频信号 的波形和频率，高频任意波形发生器3的高频信号输出端通过传输线8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9 与BNC三通接头5的高频信号输入端5-1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1的一个高频信号输入端1-1电气连接，BNC三通接 头5的一个高频信号输出端5-2通过传输线10与专用探头6连接，BNC三通接头5的另一 个高频信号输出端5-3通过传输线11与数字示波器1的另一个高频信号输入端1-2电气 连接，专用探头6插入被测湿型砂试样7中。
【具体实施方式】 [0014] 二、本与一所述的湿型砂含水量快速测 量装置的区别在于，所述高频任意波形发生器3发出的高频信号为100MHz的正弦波信号。
【具体实施方式】 [0015] 三、本与一所述的湿型砂含水量快速测 量装置的区别在于，所述传输线8、9、10、11和12为特征阻抗为50Q的同轴传输线。
【具体实施方式】 [0016] 四、本与一所述的湿型砂含水量快速测 量装置的区别在于，所述数字示波器1的采样速率不小于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 式一所述的湿型砂含水量快速测量装置的区别在于，所述的专用探头6它包括探头骨架 6-1、四根探针6-2、6-3、6-4和6-5、铜环6-6,所述的探针6-2垂直安装在探头骨架6-1的中 心，所述的探针6-3、6-4和6-5垂直安装在探头骨架6-1的圆周上，所述的铜环6-6将三根 探针6-3、6-4和6-5连接成一体，所述的探针6-2与同轴传输线10的中心导线电气连接， 所述的铜环6-6与同轴传输线10的屏蔽导线电气连接。
【具体实施方式】 [0018] 六、本与五所述的湿型砂含水量快速测 量装置的区别在于，所述的探头骨架6-1的材料为绝缘性能较好的聚四氟乙烯，所述的探 针6-2、6-3、6-4和6-5的材料均304不锈钢，探针的末端均为尖角形。
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