专利名称：一种高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置的制作方法
技术领域：
一种高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置技术领域[0001]本实用新型属于材料焊接技术领域中惯性抹茶内部温度检测、搅拌摩擦头寿命科研技术，尤其涉及高温高速旋转柱状焊接工件内部。
背景技术：
[0002]惯性摩擦焊或搅拌摩擦焊接温度场的分布是影响焊接质量的重要因素，而对这些焊接温度场进行研究时，往往选取焊接工件表面温度场分布而忽略其内部温度的影响，原因就是难以实现高速旋转的工件内部不同部位的温度检测。[0003]目前市面上或已经报道过的关于焊接温度场检测的装置，均采用红外辐射测温或热电偶有线测温。然而红外辐射属于非接触测量，只能测量工件的表面温度场，无法测量焊接工件内部不同部位的实际温度；热电偶测温方法基于温差效应，可以测量固定工件内部温度，测温效果比较精确，但摩擦头是高速旋转的，热电偶测温法存在着信号线的连接问题，难以直接应用热电偶方法检测摩擦头内部温度。随着微型计算机技术和无线技术的进步，采用无线技术与热电偶测温技术采集远距离或密封性环境温度已有成功方案，如专利(CN102322972A)，提出采用无线方式传输旋转工件内部温度，但焊接现场存在如下问题:热电偶芯片每进行一次温度采样，都需要一定的处理时间，如热电偶数字转换器芯片MAX6675，其转换时间为0.17—0.22s，以待测物体旋转速度1200rpm为例，当需要测出每个旋转周期的温度变化情况时，该测温芯片的响应速度较慢，单个芯片无法对采样点进行及时的采样；如不采用成熟热电偶芯片，则相应处理电路繁杂，所用电路板质量和占用的空间较大，不适合与工件同步高速旋转，且易带来干扰。[0004]针对以上缺点，寻求有效的高温高速旋转焊接工件内部测温技术，对全面深入地分析影响惯性摩擦焊接温度场、搅拌摩擦焊接温度场的因素、研究温度场分布及搅拌摩擦头的使用寿命具有重要意义。发明内容[0005]发明目的:针对上述现有存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供了一种高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置。[0006]技术方案:为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案:一种高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置，包括用于固定柱状焊接工件的工件夹持器，该装置包括热电偶、温度检测处理模块和套设在工件夹持器上的圆环，所述热电偶与温度检测处理模块连接，而所述温度检测处理模块安装在圆环上，该圆环还设有平衡块从而使整个装置的重心在圆环的圆心上。[0007]作为优选，所述工件夹持器对称的设有凹槽，而所述圆环对应的设有固定机构，该固定机构包括安装块、舌形卡块、丝杆和丝杆滑块，所述安装块设有滑槽，所述舌形卡块尾端设有推杆并安装在滑槽内，所述丝杆滑块与丝杆组成丝杆传动机构并设在安装块内，所述丝杆滑块同时与推杆连接，从而能带动舌形卡块沿滑槽滑动。[0008]作为优选，所述温度检测处理模块包括温度信号处理电路、单片机控制电路和信号无线发送电路，其中:所述温度信号处理电路，设有多个热电偶数字转换器芯片，轮流循环对热电偶输出的信号进行处理；所述单片机控制电路，用于读取处理过温度信号；所述信号无线发送电路，将温度信号通过无线信号的方式发送到上位机。[0009]有益效果:与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:能实现高温高速旋转焊接工件内部温度的检测，且温度信号处理时间短；同时整个装置安装结构紧凑，操作方便。
[0010]图1为本实用新型的结构框图；[0011]图2为本实用新型的结构示意图；[0012]图3为本实用新型所述固定机构的结构示意图。[0013]其中，工件夹持器10、热电偶20、温度检测处理模块30、圆环40、固定机构50、凹槽11、温度信号处理电路31、单片机控制电路32、信号无线发送电路33、安装块51、舌形卡块52、丝杆53、滑块54、推杆55、弹簧56、平衡块41、电池组42。
具体实施方式
[0014]
以下结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。[0015]本温度检测装置工作原理:温度检测装置设计成适合搅拌摩擦焊接和惯性摩擦焊接现场安装的圆环40柱状；温度检测装置包括温度检测、数据处理、信号发送三大部分，并且与被测工件高速同步旋转，使得检测装置上的热电偶20能够相对固定在搅拌头上；如图1所示，热电偶20采集搅拌摩擦头内部特征点温度，热电偶20的输出信号进入温度信号处理电路31，温度信号处理电路31内部经热电偶20芯片组合进行处理，由单片机控制电路32读取温度信息，通过无线发送模块在线将温度信号发送出去，由外置的无线信号接收装置接收无线温度信号。[0016]本温度检测装置的结构:如图2 3所示，一种高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置，包括用于固定柱状焊接工件的工件夹持器10，该装置包括热电偶20、温度检测处理模块30和套设在工件夹持器10上的圆环40，所述热电偶20与温度检测处理模块30连接，而所述温度检测处理模块安装在圆环40上，该圆环40还设有平衡块41从而使整个装置的重心在圆环40的圆心上，同时在圆环上设置电池组42对温度检测处理模块进行供电。其中工件夹持器10对称的设有凹槽11，而所述圆环40对应的设有固定机构50，该固定机构50包括安装块51、舌形卡块52、丝杆53和丝杆53滑块54，所述安装块51设有滑槽，所述舌形卡块52尾端设有推杆55并安装在滑槽内，所述丝杆53滑块54与丝杆53组成丝杆53传动机构并设在安装块51内，所述丝杆53滑块54同时与推杆55连接，从而能带动舌形卡块52沿滑槽滑动。另外，所示固定机构50上设有多个螺孔，从而使之与圆环40连接。[0017]当选择丝杆53时，传动丝杆53滑块54滑动从而带动舌形卡块52伸出或缩回，当舌形卡块52伸出时刚好与工件夹持器10上的凹槽11对上，从而将圆环40固定套设在工件夹持器10上。而推杆55与舌形卡块52之间还设置弹簧56，当凹槽11比较浅时，可以在弹簧56的压力作用下将舌形卡块52顶紧凹槽11。[0018]本装置温度检测原理:所述温度检测处理模块30包括温度信号处理电路31、单片机控制电路32和信号无线发送电路33，其中:所述温度信号处理电路31，设有5个热电偶20数字转换器芯片(热电偶20芯片)，轮流循环对热电偶20输出的信号进行处理；所述单片机控制电路32，用于读取处理过温度信号；所述信号无线发送电路33，将温度信号通过无线信号的方式发送到上位机。[0019]假设对装置的采样频率要求为20Hz，单个芯片转换速度最大耗时为0.22s的条件下工作。在工作开始时，安装在圆环40上的温度检测处理模块30随着夹持器旋转，每个控制电路控制热电偶20芯片首先进行温度采样，当读出数据后，立即将热电偶20芯片设置为转换状态，并对温度数据进行处理；下一个采样周期由下一个热电偶20芯片开始依次重复上述工作。由于对每个芯片进行读数的时间很短，每个芯片从开始读数到下一个芯片开始读数时间设定为0.25s,当到达第5个采样循环时，热电偶20芯片)再次输出处理好的温度数据，并进入下一个循环；按照这样的链式循环测温法，依次将处理后的温度数据发送出去。当对装置的采样频率要求为10Hz，由于单个芯片转换速度最大耗时为0.22s,因此在程序中设置每个芯片从开始读数到下一个芯片开始读数时间设定为0.5s即可。
权利要求1.一种高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置，包括用于固定柱状焊接工件的工件夹持器，其特征在于:包括热电偶、温度检测处理模块和套设在工件夹持器上的圆环，所述热电偶与温度检测处理模块连接，而所述温度检测处理模块安装在圆环上，该圆环还设有平衡块从而使整个装置的重心在圆环的圆心上。
2.根据权利要求1所述高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置，其特征在于:所述工件夹持器对称的设有凹槽，而所述圆环对应的设有固定机构，该固定机构包括安装块、舌形卡块、丝杆和丝杆滑块，所述安装块设有滑槽，所述舌形卡块尾端设有推杆并安装在滑槽内，所述丝杆滑块与丝杆组成丝杆传动机构并设在安装块内，所述丝杆滑块同时与推杆连接，从而能带动舌形卡块沿滑槽滑动。
3.根据权利要求1所述高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置，其特征在于:所述温度检测处理模块包括温度信号处理电路、单片机控制电路和信号无线发送电路，其中: 所述温度信号处理电路，设有多个热电偶数字转换器芯片，轮流循环对热电偶输出的信号进行处理； 所述单片机控制电路，用于读取处理过温度信号； 所述信号无线发送电路，将温度信号通过无线信号的方式发送到上位机。
专利摘要本实用新型公开了一种高温高速旋转柱状焊接工件内部温度检测装置，包括用于固定柱状焊接工件的工件夹持器，该装置包括热电偶、温度检测处理模块和套设在工件夹持器上的圆环，所述热电偶与温度检测处理模块连接，而所述温度检测处理模块安装在圆环上，该圆环还设有平衡块从而使整个装置的重心在圆环的圆心上。本实用新型具有以下优点能实现高温高速旋转焊接工件内部温度的检测，且温度信号处理时间短；同时整个装置安装结构紧凑，操作方便。
文档编号G01K7/02GK202974476SQ201220452369
公开日2013年6月5日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者张郡郡, 胡森, 戚顺顺, 朱文琪, 陈书锦 申请人:江苏科技大学