金属热电势检测仪器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属热电势检测仪器，属于金属材料检测领域。
【背景技术】
[0002]金属热电势的测量基于Seebeck效应。Seebeck效应是在两种金属A，B或一种金属不同部位组成的回路中，由于两个接触点温度不同，会产生电流，称之为温差电流，同时有一相应的电位差AVab。实验发现，电位差Λ Vab正比于温差AT，其比值Sab=AVabM T是一个取决于温度差和两种材料的函数，与材料的形状，连接方式等完全无关且具有线性可叠加性，因此Sab是材料的一个基本性质，称之为材料的Seebeck系数，也就是通常所说的热电势(TEP) ο
[0003]核电厂中的关键设备用钢在长期运行后，由于热老化、中子辐照等老化效应地作用，材料的力学性能会发生改变。如一回路主管道所用的铸造奥氏体不锈钢、阀门阀杆用沉淀硬化不锈钢等在压水堆环境温度下长期服役均会发生强度硬度的上升及塑性韧性地下降，即热老化。反应堆压力容器(RPV)用低合金钢在服役过程中受中子辐照发生脆化。反应堆压力容器和主管道都是核电厂的重要组成部分，从压力边界完整性考虑，不适合对其做破坏性检测，因此对其性能的评估一般都采用计算和模拟方法，缺乏现场直接检测数据和方法。金属材料力学性能的变化(老化劣化)通常伴随着电学性能(热电势)的变化，因此，可通过测量服役后金属材料的热电势的变化可以间接表征材料的力学性能，完成对材料的无损检测。
[0004]目前对能够进行金属热电势的测量的装置均为实验室环境中测量装置，只能测量较小的试样，装置的原理是将样品横跨在两个可控温的平台上，在样品两端建立起稳定的温度梯度，测量样品两端的电势差，从而获得样品的热电势数据。虽然实验室测量装置可以实现在不同气体氛围、温度或温度变化速率下进行样品的热电势测量，但这种装置无法使用在大型金属部件上，也无法携带至工程现场，在现场进行大型金属部件的热电势测量。要对反应堆压力容器、反应堆冷却剂主管道、阀杆等大型金属部件进行热电势测量，需要一种可靠性高、便携、具有一定自动化功能的现场检测仪器。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以在工程现场使用、具有便携性、能够对各种大小金属部件进行检测的金属热电势检测仪器。
[0006]为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是:一种金属热电势检测仪器，它包括测量装置和对测量装置进行控制的控制装置，测量装置包括具有工作板的箱体、将待测金属固定于工作板上的固定装置、能够沿X轴方向和Z轴方向移动地设置于箱体内的第一探头组件、能够沿Z轴方向移动地设置于箱体内的第二探头组件、用于驱动第一探头组件在X轴方向移动的X驱动机构、分别用于驱动第一探头组件和第二探头组件在Z轴方向移动的第一 Z驱动机构和第二 Z驱动机构，X轴与Z轴相互垂直，且Z轴垂直于工作板。
[0007]进一步地，第一 Z驱动机构包括第一电动滑台，第一探头组件连接在该第一电动滑台上。所述的电动滑台是一种电动的可伸缩的构件。
[0008]进一步地，X驱动机构包括沿X轴方向转动设置在箱体内的丝杆、与丝杆相配合连接的丝杆螺母、与丝杆相连接并带动丝杆转动的伺服电机，第一电动滑台连接在丝杆螺母上。
[0009]进一步地，第二 Z驱动机构包括固定连接在箱体上的第二电动滑台，第一探头组件连接在该第二电动滑台上。所述的电动滑台是一种电动的可伸缩的构件。
[0010]进一步地，控制装置包括用于控制第一探头组件和第二探头组件在Z方向上对待测金属加载力的力反馈控制机构，该力反馈控制机构包括采集第一探头组件加载力信号的第一力传感器组件、采集第二探头组件加载力信号的第二力传感器组件、接收第一力传感器组件和第二力传感器组件所传送的力信号并将控制命令分别传送给第一Z驱动机构和第二 Z驱动机构的力反馈控制器。通过控制第一 Z驱动机构和第二 Z驱动机构，来控制第一探头组件和第二探头组件在Z轴方向上的运动，在力反馈控制器的精确控制下，实现力的连续可调和自动加载。
[0011]更进一步地，第一力传感器组件连接在第一 Z驱动机构与第一探头组件之间，第二力传感器组件连接在第二 Z驱动机构与第二探头组件之间。
[0012]进一步地，控制装置包括用于控制第一探头组件在X轴方向上位移的位移控制机构，该位移控制机构包括与伺服电机相连接并控制其转动的位移控制器。通过控制伺服电机可控制第一探头组件在X轴方向上的运动，从而实现对待测金属进行多点测量。
[0013]进一步地，第一探头组件包括第一探头、用于对该第一探头加热的第一加热片，第二探头组件包括第二探头、用于对该第二探头加热的第二加热片。
[0014]进一步地，控制装置包括用于分别测量和控制第一探头组件和第二探头组件的温度的温度控制机构，该温度控制机构包括分别与第一加热片和第二加热片相连接的温度控制器。其温度设置方式有两种:绝对温度设定模式和温差设定模式。在绝对温度设定模式下，分别设定第一探头和第二探头的加热温度，由温度控制器自动加载实现；在温差设定模式下，设定第一探头和第二探头之间的温差，通过温度控制器自动加载可以锁定第一探头和第二探头之间的温度差。
[0015]进一步地，控制装置包括用于测量第一探头和第二探头之间电压差的纳伏表。
[0016]由于采用上述技术方案，本发明金属热电势检测仪器与现有技术相比，具有以下优点:
1)测量对象可以是大型金属部件，实现了热电势的工业现场测量；
2)金属热电势检测仪器分为测量端、控制端，每一部分体积和重量都不大，方便携带和搬运，这对于现场测量而言，具有相当的便携性；
3 )可以实现对测量端的远程控制，实现自动测量，尤其是在核电厂中，测量现场存在着辐射，此措施可以有效降低人员的辐射风险，减少人员受到的辐射剂量；
4)将测量和控制分开，大大简化了测量端的结构，减轻了测量端的重量，减轻了被测件的载荷，从而减少对设备结构的影响。
【附图说明】
[0017]附图1为本发明金属热电势检测仪器的测量装置的结构示意图；
附图2为本发明金属热电势检测仪器的原理结构示意图。
[0018]图中标号为:
1、提手；2、箱体；3、贯穿孔；4、工作板；5、绑带固定部；6、固定部；7、压紧块；8、紧固螺栓；9、伺服电机；10、第一力传感器上块；11、第一力传感器；12、第一力传感器下块；13、第一加热片；14、第一加热铜块；15、第一铜套；16、第一探头；17、第一电动滑台；18、第二力传感器上块；19、第二力传感器；20、第二力传感器下块；21、第二加热片；22、第二加热铜块；23、第二铜套；24、第二探头；25、第二电动滑台；26、丝杆；27、丝杆螺母；28、工字构件；29、计算机；30、交换机；31、温度控制器；32、力反馈控制器；33、位移控制器；34、纳伏表；35、控制箱；36、总线；37、绑带；38、被测管道。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解。
[0020]从附图1和附图2的结构示意图可以看出，本实施例提供了一种金属热电势检测仪器，它包括测量装置和对测量装置进行控制的控制装置。
[0021]测量装置包括具有工作板4的箱体2、将待测金属固定于工作板4上的固定装置、能够沿X轴方向和Z轴方向移动地设置于箱体2内的第一探头组件、能够沿Z轴方向移动地设置于箱体2内的第二探头组件、用于驱动第一探头组件在X轴方向移动的X驱动机构、分别用于驱动第一探头组件和第二探头组件在Z轴方向移动的第一 Z驱动机构和第二 Z驱动机构。X轴与Z轴相互垂直，且Z轴垂直于工作板4。
[0022]本实施例中的第一探头组件的温度高于第二探头组件的温度。
[0023]在一种更为优选的实施方案中，箱体2上设置有提手1，便于提携。为了减轻测量装置的重量，提手1、箱体2以及工作板3均由铝合金制造。
[0024]本实施例中的固定装置有两组:参照附图1，第一组包括连接于工作板4上并且与工作板4之间具有容纳空间的固定部6、转动连接与固定部6上的紧固螺栓8、与紧固螺栓8相连接的压紧块7。优选地，固定部6与工作板4之间可拆卸地连接。为了使待测金属件能够更加牢靠稳定的固定，压紧块7为V形。该组用于小型部件热电势现场检测的固定，本实施例以阀杆为例，当检测阀杆的热电势时，使用螺栓将固定部6固定与工作板4上，将阀杆穿过固定部6与工作板4之间的容纳空间，通过调节紧固螺栓8推动压紧块7向工作板
4移动，将阀杆夹紧固定在工作板4上，然后进行热电势测量。
[0025]参照附图1和附图2，第二组包括设置在箱体2上的绑带固定部5以及绑带37。该组用于大型部件热电势现场检测的固定，本实施例以反应堆冷却剂主管道为例，可使用帆布绑带37穿过绑带固定部5将被测管道38固定在工作板4上进行热电势测量。
[0026]参照附图2，第一探头组件包括第一铜套15、设置在第一铜套15内的陶瓷的第一加热片13和第一加热铜块14、连接在第一铜套15上的第一探头16，第一加热片13用于对第一探头16加热。
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