RU2434222C2 - Apparatus for investigating kinematic viscosity of melts - Google Patents
Apparatus for investigating kinematic viscosity of melts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434222C2 RU2434222C2 RU2009144866/28A RU2009144866A RU2434222C2 RU 2434222 C2 RU2434222 C2 RU 2434222C2 RU 2009144866/28 A RU2009144866/28 A RU 2009144866/28A RU 2009144866 A RU2009144866 A RU 2009144866A RU 2434222 C2 RU2434222 C2 RU 2434222C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- visual
- computer
- unit
- melts
- crucible
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к физике и металлургии, а именно - к устройствам, используемым в исследовательских и лабораторных работах, и применяется для сигнализации и измерения физических параметров расплавов; оно предназначено для бесконтактного измерения кинематической вязкости металлических расплавов, в частности высокотемпературных, фотометрическим нестационарным методом на основе измерения затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом. Дополнительной сферой применения являются производственные процессы.The invention relates to physics and metallurgy, and in particular to devices used in research and laboratory work, and is used for signaling and measuring the physical parameters of melts; it is intended for non-contact measurement of the kinematic viscosity of metal melts, in particular high-temperature, by a non-stationary photometric method based on measuring the damping of torsional vibrations of a cylindrical crucible with a melt. An additional area of application is manufacturing processes.
Измерение физико-химических параметров металлических жидкостей, расплавов и шлаков, в частности вискозиметрия - определение вязкости v высокотемпературных расплавов, в объеме нескольких см3, позволяет наглядно демонстрировать структурно-чувствительные характеристики жидкости, проводить прогностический анализ материалов и давать рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками на промышленных предприятиях; в частности, политермы вязкости ν (от температуры) позволяют выделять критические температурные точки и гистерезисные характеристики нагрева-охлаждения. Однако для высокотемпературных исследований металлических расплавов лишь немногие методы измерения вязкости ν и соответственно устройства для их реализации используют на практике. В частности, известно устройство, предназначенное для выполнения студентами вуза лабораторных работ, в котором используют нестационарный бесконтактный фотометрический (на базе измерения траектории светового «зайчика») метод определения кинематической вязкости ν на основе предварительного вычисления логарифмического декремента затухания δ. Определение δ производят путем измерения амплитуд экспоненциально затухающих свободных колебаний Ai, периодов Ti, временных значений t1, длительностей временных отрезков τi, числа ni крутильных колебаний тигля с расплавом:Measurement of the physicochemical parameters of metallic liquids, melts and slags, in particular viscometry — determining the viscosity v of high-temperature melts in a volume of several cm 3 , allows you to clearly demonstrate the structure-sensitive characteristics of a liquid, conduct prognostic analysis of materials, and make recommendations for producing alloys with specified characteristics at industrial enterprises; in particular, polytherms of viscosity ν (versus temperature) make it possible to distinguish critical temperature points and hysteretic characteristics of heating-cooling. However, for high-temperature studies of metal melts, only a few methods for measuring the viscosity ν and, accordingly, devices for their implementation are used in practice. In particular, a device is known that is intended for university students to perform laboratory work, which uses a non-stationary non-contact photometric (based on measuring the trajectory of the light "bunny") method for determining the kinematic viscosity ν based on preliminary calculation of the logarithmic attenuation decrement δ. The determination of δ is made by measuring the amplitudes of exponentially decaying free vibrations A i , periods T i , time values t 1 , durations of time segments τ i , number n i of torsional vibrations of a crucible with a melt:
При этом используют произвольное, пригодное для конкретной установки, число ni амплитуд Ai затухающих колебаний для определения δ путем измерения амплитудно-временных параметров затухания крутильных колебаний тигля с расплавом, подвешенного на упругой нити в зоне нагрева вакуумной печи - см. Вьюхин В.В. и др. - «Изучение кинематической вязкости расплавов» - методические указания к лабораторной работе по физике, Екатеринбург, ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет - УПИ, 2006 г., с.5 - аналог.In this case, use an arbitrary, suitable for a particular installation, number n i of amplitudes A i of damped oscillations to determine δ by measuring the amplitude-time parameters of the damping of torsional vibrations of a crucible with a melt suspended on an elastic thread in the heating zone of a vacuum furnace - see V. Vyukhin. . et al. - “Study of the kinematic viscosity of melts” - guidelines for laboratory work in physics, Ekaterinburg, GOU VPO Ural State Technical University - UPI, 2006, p.5 - analogue.
Недостатком устройства является сложность каждого эксперимента вследствие зависимости процедуры от параметров конкретного оборудования, произвольности и субъективности выбора параметров затухающих колебаний для определения δ: например, ni принимают равным от 4…5 до 8…11 по рекомендациям разных экспериментаторов - см. С.И.Филиппов и др. «Физико-химические методы исследования металлургических процессов», М.: Металлургия, 1968, с.246. При этом произвольно и субъективно выбранная последняя измеренная амплитуда Ani может быть любой величины и изменяться как от опыта к опыту с одним расплавом, так и для разных расплавов. Поэтому приходится проводить длительные, иногда многовариантные измерения с дополнительной статистической обработкой результатов. Устройство не обеспечивает типовой процедуры измерения параметров затухания, что затрудняет сравнение результатов различных экспериментов. В устройстве отсутствует автоматическое выделение параметров крутильных колебаний тигля с расплавом в характерных важных моментах процедуры измерения, а также выделение и индикация этих моментов. Отсюда - субъективная временная динамика экспериментов: выключение исследователем вручную разгона, т.е. принудительного закручивания упругой нити, начала свободных затухающих крутильных колебаний и выбор исследователем начального момента измерения параметров (to=0, Ai=Ao), окончание измерения параметров, начала нового цикла измерений, т.е. начала нового принудительного закручивания упругой нити. Даже для квалифицированного исследователя с опытом работы требуется непрерывный контроль и коррекция хода экспериментов. Для малоквалифицированного персонала, например студентов, выполняющих данную работу как лабораторную, отсутствие однозначной индикации вышеотмеченных моментов чревато, во-первых, частичным или полным отсутствием понимания динамики процедуры вискозиметрии расплавов; во-вторых, опасностью неверных действий и возникновением нештатных ситуаций, вплоть до срыва исследования; в-третьих, получением ложного или недостоверного конечного результата исследования. Автоматизированная установка в этом случае непригодна - см. вышеуказанное - Вьюхин В.В. и др.…, с.13, но и полуавтоматический режим не гарантирует от ошибок и грубых промахов в эксперименте.The disadvantage of this device is the complexity of each experiment due to the dependence of the procedure on the parameters of a particular equipment, the randomness and subjectivity of the choice of parameters of damped oscillations for determining δ: for example, n i is taken equal from 4 ... 5 to 8 ... 11 according to the recommendations of different experimenters - see S.I. Filippov et al. “Physico-chemical methods for the study of metallurgical processes”, Moscow: Metallurgy, 1968, p. 246. In this case, the arbitrarily and subjectively selected last measured amplitude A ni can be of any value and vary from experience to experience with one melt, and for different melts. Therefore, it is necessary to carry out lengthy, sometimes multivariate measurements with additional statistical processing of the results. The device does not provide a typical procedure for measuring attenuation parameters, which makes it difficult to compare the results of various experiments. The device does not automatically select the parameters of the torsional vibrations of the crucible with the melt at characteristic important points of the measurement procedure, as well as the allocation and indication of these moments. Hence the subjective temporal dynamics of the experiments: the researcher manually shuts down acceleration, i.e. forced twisting of the elastic thread, the beginning of free damped torsional vibrations and the researcher's choice of the initial moment of measurement of parameters (t o = 0, A i = A o ), the end of the measurement of parameters, the beginning of a new measurement cycle, i.e. the beginning of a new forced twisting of the elastic thread. Even for a qualified researcher with experience, continuous monitoring and correction of the course of experiments is required. For unskilled personnel, for example, students performing this work as a laboratory, the lack of an unambiguous indication of the above points is fraught, firstly, with a partial or complete lack of understanding of the dynamics of the melt viscometry procedure; secondly, the danger of incorrect actions and the occurrence of emergency situations, up to the failure of the study; thirdly, the receipt of a false or unreliable final result of the study. An automated installation in this case is unsuitable - see above - Vyuhin V.V. and others ..., p.13, but the semi-automatic mode does not guarantee against errors and gross blunders in the experiment.
Известно устройство для бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных металлических расплавов - см. патент на полезную модель РФ №69249, G01/N 11/16, публ. 10.12.2007, бюл. №34 - прототип, содержащее вискозиметрический модуль в вакуумируемой и водоохлаждаемой цилиндрической камере, вдоль оси которой, в зоне нагрева электронагревателя, размещена подвесная система с тиглем, блок разгона подвесной системы на заданный угол для запуска крутильных колебаний, выключатель блока разгона, зеркало, источник света, фотоприемное устройство, компьютер-прототип.A device is known for non-contact viscosity measurement of high-temperature metal melts - see patent for utility model of the Russian Federation No. 69249, G01 /
Недостатком этого устройства, как и приведенного выше, является то, что имеется субъективная и отсутствует объективная и однозначная для исследователя индикация и оценка ряда моментов в процедуре экспериментов, т.к. отсутствует автоматическое выделение параметров крутильных колебаний тигля с расплавом в характерных важных моментах процедуры измерения, например, выключения разгона - принудительного закручивания упругой нити, старта свободных крутильных колебаний, начала измерения параметров затухающих колебаний, окончания измерения этих параметров, начала нового цикла измерений. Вышеуказанное не позволяет упростить и, в ряде случаев, ускорить эксперимент, требует повышенного внимания непрерывно в процессе исследования и не позволяет осуществить самостоятельное проведение экспериментов персоналом невысокой квалификации, например студентами.The disadvantage of this device, as above, is that there is a subjective and there is no objective and unambiguous for the researcher indication and evaluation of a number of points in the experiment procedure, because there is no automatic selection of the parameters of torsional vibrations of a crucible with a melt at characteristic important points of the measurement procedure, for example, turning off acceleration - forcibly twisting an elastic thread, starting free torsional vibrations, starting measuring the parameters of damped vibrations, finishing measuring these parameters, and starting a new measurement cycle. The above does not allow to simplify and, in some cases, accelerate the experiment, requires increased attention continuously in the research process and does not allow independent experiments to be carried out by unskilled personnel, for example, students.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процедуры определения кинематической вязкости высокотемпературных металлических расплавов посредством предлагаемого устройства изучения кинематической вязкости расплавов, обеспечение возможности работы с устройством малоквалифицированному персоналу, например студентам, сокращение времени измерений и уменьшение угара компонентов расплавов в большинстве экспериментов, а также обеспечение достоверности и сравнимости процедуры и результатов экспериментов.The objective of the invention is to simplify the procedure for determining the kinematic viscosity of high-temperature metal melts by means of the proposed device for studying the kinematic viscosity of melts, to enable unskilled personnel, such as students, to reduce the measurement time and reduce the fumes of the components of the melts in most experiments, as well as to ensure the reliability and comparability of the procedure and experimental results.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство изучения кинематической вязкости расплавов.To solve this problem, a device for studying the kinematic viscosity of melts is proposed.
В устройство для изучения кинематической вязкости расплавов, содержащее вискозиметрический модуль в вакуумируемой и водоохлаждаемой камере, вдоль оси которой, в зоне нагрева электронагревателя, размещена подвесная система с тиглем, блок разгона подвесной системы, выключатель блока разгона, зеркало, источник света, фотоприемное устройство, компьютер, введены: блок визуальной и звуковой сигнализации, содержащий, по меньшей мере, один визуальный и один звуковой сигнализаторы; счетчик с индикатором, со следующими соединениями: входная шина блока визуальной и звуковой сигнализации соединена с одним из портов компьютера, вход счетчика с индикатором и компьютер соединены с выходной шиной блока визуальной и звуковой сигнализации, выключатель блока разгона соединен с одним из портов компьютера.A device for studying the kinematic viscosity of melts containing a viscometric module in a vacuum and water-cooled chamber, along the axis of which, in the heating zone of the electric heater, a suspension system with a crucible, an acceleration unit of the suspension system, an acceleration unit switch, a mirror, a light source, a photodetector, a computer , introduced: a visual and audible alarm unit comprising at least one visual and one audible signaling devices; a counter with an indicator, with the following connections: the input bus of the visual and audible alarm unit is connected to one of the computer ports, the input of the counter with an indicator and a computer are connected to the output bus of the visual and audible alarm unit, the acceleration unit switch is connected to one of the computer ports.
Кроме того, блок визуальной и звуковой сигнализации выполнен в виде, по меньшей мере, двухдиапазонного оптического и двухчастотного звукового сигнализатора с регулируемыми параметрами, например, временем сигнализации.In addition, the visual and audible signaling unit is made in the form of at least a dual-band optical and dual-frequency audible signaling device with adjustable parameters, for example, an alarm time.
Кроме того, выключатель блока разгона выполнен в виде электронного ключа.In addition, the acceleration block switch is made in the form of an electronic key.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечивают упрощение процедуры определения кинематической вязкости высокотемпературных металлических расплавов посредством предлагаемого устройства изучения кинематической вязкости расплавов, обеспечение возможности работы с устройством малоквалифицированному персоналу, например студентам, сокращение времени измерений и уменьшение угара компонентов расплавов в большинстве экспериментов, а также обеспечение достоверности и сравнимости процедуры и результатов экспериментов.Distinctive features of the proposed technical solution provide a simplification of the procedure for determining the kinematic viscosity of high-temperature metal melts by means of the proposed device for studying the kinematic viscosity of melts, providing the opportunity for unskilled personnel, for example, students, to reduce the measurement time and reduce the fumes of the components of the melts in most experiments, as well as ensuring the reliability and comparability of the procedure and the results of the expert rimentov.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1. Блок-схема измерительного комплекса;figure 1. Block diagram of a measuring complex;
фиг.2. Осциллограмма траектории отраженного светового луча, соответствующей крутильным колебаниям тигля с расплавом;figure 2. Oscillogram of the trajectory of the reflected light beam corresponding to torsional vibrations of the crucible with the melt;
фиг.3. Экспериментальные данные затухающих крутильных колебаний и погрешности измерений в виде стандартных отклонений σ2: а - чистая электротехническая медь, t°=1150°C; б - высоколегированный чугун, t°=1350°C;figure 3. Experimental data of damped torsional vibrations and measurement errors in the form of standard deviations σ 2 : a - pure electrical copper, t ° = 1150 ° C; b - high alloy cast iron, t ° = 1350 ° C;
фиг.4. Экспериментальные данные затухающих крутильных колебаний и погрешности измерений в виде коэффициентов вариации Cv; а - чистая электротехническая медь, t°=1150°C; б - высоколегированный чугун, t°=1350°C;figure 4. Experimental data of damped torsional vibrations and measurement errors in the form of coefficient of variation C v ; a - pure electrical copper, t ° = 1150 ° C; b - high alloy cast iron, t ° = 1350 ° C;
фиг.5. Алгоритм управления процедурой измерения и сигнализации.figure 5. Algorithm for controlling the measurement procedure and signaling.
Устройство для изучения кинематической вязкости расплавов содержит: тигель 1 с шихтой, помещенный в центр высокотемпературной зоны печи 2 с молибденовым цилиндрическим электронагревателем 3 и подвешенный на упругой нити 4, блок разгона 5, осуществляющий поворот подвесной системы на заданный угол для запуска крутильных колебаний, зеркало 6, источник света 7, фотоприемное устройство 8, компьютер 9, выключатель 10 блока разгона 5, блок визуальной и звуковой сигнализации 11, счетчик с индикатором 12, блок визуальной и звуковой сигнализации 11 содержит, по меньшей мере, один визуальный 13 и один звуковой 14 сигнализаторы, управляющую шину 15 выключателя 10 блока разгона 5, входную шину 16 блока визуальной и звуковой сигнализации 11.A device for studying the kinematic viscosity of melts contains: a
Устройство выполнено на следующих элементах: тигель 1 изготовлен из высокотемпературной бериллиевой керамики, молибденовый цилиндрический электронагреватель 3 выполнен из листа толщиной в десятые доли мм, упругая нить 4 - нихромовая, длиной около 650 и диаметром 0,08 мм, блок разгона 5 выполнен в виде электродвигателя постоянного тока (на схеме не показано) с потребляемой мощностью, примерно, 70 мВт, соединенного с низковольтным блоком питания (на схеме не показано), зеркало 6 имеет площадь 1 см2, источник света 7 - сверхъяркий светодиод L7113SEC-H фирмы Kingbright - см. каталог Kingbright, 2005-2006, фотоприемное устройство 8 содержит интегральные микросхемы - оптосенсоры TSL250 фирмы TAOS (или их аналоги ОРТ101, S4810 других фирм) - см. каталог ELFA - 55, 2007, р.812, расположенные на фиксированном расстоянии +/- L друг от друга симметрично относительно центра двусторонней оптической шкалы в положении равновесия и твердотельные оптореле PVG612 фирмы IR, персональный компьютер 9 - PC уровня не хуже Р-2, выключатель блока разгона 10 собран на ключевой КМОП ИМС КТ561КТ3, параллельно которой включен управляемый вручную аварийный тумблер - выключатель (на схеме не показан), блок визуальной и звуковой сигнализации 11 содержит: ключи КМОП ИМС КТ561КТ3, одновибратор на основе КМОП ИМС КТ561ЛЕ5, визуальный 13 сигнализатор - светодиоды разных оптических диапазонов (цветов) серии АЛ307, звуковой 14 сигнализатор-стандартные автогенераторы-мультивибраторы на транзисторах КТ315, нагруженные на маломощную динамическую головку, например, 0,25ГД; вариант - визуальный 13 и звуковой 14 сигнализаторы блока визуальной и звуковой сигнализации 11 могут быть выполнены в виде одного многочастотного звукового генератора и одного многоцветного - например, двухцветного светодиода; счетчик с индикатором 12 - серийный частотомер Ф5035.The device is made on the following elements:
Устройство для изучения кинематической вязкости расплавов работает следующим образом.A device for studying the kinematic viscosity of melts works as follows.
Тигель 1, содержащий объем исследуемого металлического расплава около 3 см3 и подвешенный на упругой нити 4, помещают в центр высокотемпературной зоны печи 2, нагревают до требуемой температуры коаксиальным цилиндрическим молибденовым электронагревателем 3, обеспечивающим изотермическую зону и включенным постоянно в течение всего эксперимента, после чего от блока электропитания (на схеме не показан), посредством выключателя 10, подают напряжение питания на блок разгона 5, создающий крутильные колебания 17. Коммутацию выключателя 10 осуществляют путем подачи по управляющей шине 15 сигнала от компьютера 9. Сигналом к выключению процедуры разгона и соответственно к началу цикла измерения служит достижение максимальной установившейся, для данной установки и данного эксперимента, амплитуды крутильных колебаний Ao и минимального временного интервала τi. Одновременно, по управляющей шине 15 этот же сигнал от компьютера 9 через соответствующие ключевые каскады включает соответствующие визуальный 13 и звуковой 14 сигнализаторы блока визуальной и звуковой сигнализации 11. Сигнализаторы 13 и 14 могут быть модулированы, например с помощью одновибратора (ОВ) с длительностью импульса, например, 1 секунда. Такой непродолжительный звуковой сигнал мультивибраторного сигнализатора 14 с частотой F1=400…600 Гц и одновременное свечение, например, в зеленом диапазоне, светодиодного сигнализатора 13, длительностью, например, 1 с, служат сигналом экспериментатору о начале процедуры измерения. Траекторию колебаний 17 отслеживают с помощью зеркала 6, зафиксированного на упругой нити 4 подвесной системы с тиглем 1, при этом траектория светового луча от источника света 7, отражаясь от зеркала 6, воспроизводит кривую крутильных колебаний 17. В какой-то момент времени t1 отраженный луч попадает на один из фотосенсоров фотоприемного устройства 8, на выходе фотоприемного устройства 8 появляется соответствующий сигнал U1, который через выходную шину фотоприемного устройства 8 вводят в компьютер 9 как стартовый для выполнения одного из фрагментов компьютерной программы - расчета временных интервалов τi необходимого для дальнейшего вычисления параметров логарифмического декремента затухания δ по известным формулам. Через некоторое время в момент t2 отраженный от зеркала 6 световой луч засвечивает другой фотосенсор фотоприемного устройства 8, на выходе фотоприемного устройства 8 появляется соответствующий сигнал U2, который, аналогично первому сигналу U1, вводят в компьютер 9 как стоповый сигнал данного фрагмента компьютерной программы - вычисления временных интервалов τi.The
Отметим, что период колебаний, например, Т=4,2 с однозначно связан с числом колебаний ni для каждого конкретного эксперимента на данной установке, при времени полного затухания колебаний до нескольких десятков минут для каждой температурной точки измерения. На колебательной траектории 17 на фиг.2 отмечены амплитудные экстремумы, начиная с Ao до Аi, моменты времени t1, t2 прохождения линейного участка ΔА колебательной траектории 17 отраженным световым лучом через фотосенсор фотоприемного устройства 8.Note that the oscillation period, for example, T = 4.2 s, is unambiguously associated with the number of oscillations n i for each particular experiment in this installation, with a time of complete attenuation of the oscillations up to several tens of minutes for each temperature measurement point. On the
Начиная с момента выключения блока разгона 5, сопровождаемой вышеописанной процедурой визуальной и звуковой сигнализации, осуществленной блоком визуальной и звуковой сигнализации 11, начинается цикл измерения амплитудно-временных параметров затухающих крутильных колебаний (to=0, Ai=Ao). Передний фронт сигнала U1 запускает компьютерную программу расчета δ по временным интервалам τi в соответствии с формулой [1]. В процессе измерений выделяют характерный важный момент процедуры измерения, когда текущая амплитуда колебания уменьшается в е раз: Ai=А0/е=Ае, соответственно, текущий временной интервал возрастает в е раз: τi=е×τ0=τе, а количество колебаний становится равным ni=ne. При этом формула [1] упрощается, в вычислениях становится достаточно использовать только число колебаний ne. Компьютерная программа вычисления δ в момент окончания временного интервала τ1=τе, когда появляется соответствующий сигнал U2e, задний фронт которого для компьютера 9 является стоповым сигналом фрагмента компьютерной программы - вычисления временных интервалов τi, включает блок визуальной и звуковой сигнализации 11, подавая на его входную шину 16 соответствующий сигнал. Этот сигнал включает через другие ключевые каскады другие визуальный 13 и звуковой 14 сигнализаторы блока визуальной и звуковой сигнализации 11, которые отличаются частотой звука, например, F2=2…3 кГц≠F1, и цветом свечения, например, красным. Как вариант, визуальный 13 и звуковой 14 сигнализаторы блока визуальной и звуковой сигнализации 11 могут быть выполнены в виде одного многочастотного звукового генератора и одного двухцветного светодиода.Starting from the moment the
Сигналы с визуального сигнализатора 13 блока визуальной и звуковой сигнализации 11 через диодные разделительные цепочки (на схеме не показано) подаются как стартовый (с одного светодиода) и стоповый (с другого светодиода) сигналы в компьютер 9 и на вход счетчика с индикатором 12, который индицирует число ni=ne. Такая индикация количества колебаний, совместно со звуковой и визуальной сигнализацией, наглядно отражает ход эксперимента и его основные критические моменты, упрощает и облегчает как понимание хода исследования, так и принятие решений экспериментатором в случае необходимости.Signals from the
Блок визуальной и звуковой сигнализации 11, а также счетчик с индикатором 12, могут быть реализованы в виртуальном виде посредством компьютера 9, при этом дисплей компьютера 9 служит, кроме всего прочего, визуальным сигнализатором 13 и индикатором виртуального счетчика 12, а звуковая сигнализация воспроизводится акустическими излучателями компьютера или монитора.The visual and
При реализации в виртуальном виде блока визуальной и звуковой сигнализации 11, а также счетчика с индикатором 12, в компьютере 9, получены экспериментальные данные затухающих крутильных колебаний тигля 1 с расплавами, приведенные на фиг.3: а - чистая электротехническая медь, t°=1150°C; б - высоколегированный чугун, t°=1350°C.When implementing in virtual form the visual and
Вычислены соответствующие уравнения экспонент затухающих крутильных колебаний 18 для времени t и числа n колебаний, стандартные отклонения σ2 19, отмечена точка амплитуды Ai=Ao/е=Ае 20 и σ2 21 для нее. Условная амплитуда Yi, определяемая по времени прохождения светового луча на линейном участке ΔА колебательной траектории 17 через оптосенсоры фотоприемного устройства 8: Yi~1/Δt=1/(t1-t2), однозначно связана с амплитудами Ai. Время Δt измеряется пропорционально количеству тактов центрального процессора компьютера 9, имеющего, например, тактовую частоту f=166 МГц. Аналогичные данные приведены на фиг.4 и отличаются тем, что вместо стандартного отклонения σ2 19 приведен коэффициент вариации Cv=(√σ/Асредн)100% 22, т.е. относительная ошибка в %, учитывающая стандартное отклонение σ2 19, в том числе и для Ае 23. Данные фиг.3, 4 демонстрируют, что, с одной стороны, использование первых 5…10 амплитуд Ai в качестве An вызывает значительные ошибки (разброс как σ2 19, так и Cv 22), что соответствует данным некоторых исследователей (см. вышеуказанное С.И.Филиппов и др. «Физико-химические методы исследования металлургических процессов», М.: Металлургия, 1968, с.246). С другой стороны, использование «хвоста» экспоненты требует неоправданно больших временных затрат, при которых неизбежен угар компонентов расплава, а точность растет незначительно. К тому же, есть опасность захода в нелинейную область амплитуд, где линейный отрезок ΔА косинусоиды 17 (см. фиг.2) вырождается в собственно косинусоиду, после чего невозможно оценить достоверность и точность результатов. Поэтому сигнализация в важной точке Ае 20, индицирующая конец измерений (второй сигнал), является оптимальным решением для измерения необходимого и достаточного числа колебаний n=ne, позволяющим получить обоснованный, достоверный и точный результат (Cv 23 равно 0,5…0,7%) вместо субъективного, длительного, сложного и не всегда обоснованного измерения разного количества амплитуд Ai 18. Применение сигнализации в данной точке позволяет обоснованно автоматизировать, по меньшей мере, цикл измерения амплитудно-временных параметров затухающих крутильных колебаний, начиная с момента выключения блока разгона 5 (первый сигнал).The corresponding equations of the exponentials of damped
Алгоритм управления процедурой измерения и сигнализации приведен на фиг.5.The control algorithm of the measurement procedure and alarm is shown in figure 5.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение уровня автоматизации, упрощение и, в большинстве случаев, ускорение экспериментов с одновременным уменьшением угара расплава, при сохранении достоверности определения амплитудно-временных параметров затухания крутильных колебаний тигля с расплавом при измерении кинематической вязкости металлических расплавов посредством предлагаемого устройства. Обеспечивается снижение напряженности труда исследователя, расширение сферы применения устройства, в частности возможность работы с устройством малоквалифицированному персоналу, например студентам.The technical result of the proposed technical solution is to increase the level of automation, simplify and, in most cases, accelerate experiments while reducing the melt burn, while maintaining the reliability of determining the amplitude-time attenuation parameters of the torsional vibrations of the crucible with the melt when measuring the kinematic viscosity of metal melts using the proposed device. EFFECT: reduction of the researcher's labor intensity, expansion of the scope of the device, in particular, the ability to work with the device to unskilled personnel, such as students.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144866/28A RU2434222C2 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Apparatus for investigating kinematic viscosity of melts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144866/28A RU2434222C2 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Apparatus for investigating kinematic viscosity of melts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009144866A RU2009144866A (en) | 2011-06-10 |
RU2434222C2 true RU2434222C2 (en) | 2011-11-20 |
Family
ID=44736374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009144866/28A RU2434222C2 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Apparatus for investigating kinematic viscosity of melts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2434222C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169451U1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-03-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for photometric study of the properties of metal melts |
RU2629699C1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-08-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for photometric determination of specific electrical resistivity of molten metals |
RU2780762C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-09-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for phase transition indication |
-
2009
- 2009-12-02 RU RU2009144866/28A patent/RU2434222C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
"Заводская лаборатория" (Г.В.Тягунов-Установка для измерения кинематической вязкости металлических расплавов, с.919-920, №10, 1980). * |
Вьюхин В.В. и др. "Изучение кинематической вязкости расплавов" методические указания к лабораторной работе по физике. - Екатеринбург, ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет - УПИ, с.5, 2006 г. * |
Филиппов С.И. и др. Физико-химические методы исследования металлургических процессов. - М.: Металлургия, 1968, с.246. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2629699C1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-08-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for photometric determination of specific electrical resistivity of molten metals |
RU169451U1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-03-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for photometric study of the properties of metal melts |
RU2780762C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-09-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for phase transition indication |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009144866A (en) | 2011-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100573133C (en) | Improve the method and the detecting instrument of milk quality ultrasonic detection precision | |
US5156974A (en) | Method for determining the fibrinogen level of a blood sample | |
CN105102988A (en) | Automatic analysis device and analysis method | |
RU96660U1 (en) | DEVICE FOR STUDYING KINEMATIC MELT VISCOSITY | |
RU2434222C2 (en) | Apparatus for investigating kinematic viscosity of melts | |
RU101192U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING KINEMATIC MELT VISCOSITY | |
EP0072105B1 (en) | Assessment of life of duct | |
CN203224468U (en) | Automatic lubricating grease wide temperature range dropping point measuring equipment | |
CN104111232A (en) | Device and method for carrying out threshold value adjustable pH value detection and alarm on basis of acid-base indicator absorption spectrum | |
CN203535132U (en) | Electromagnetic cooker energy efficiency automatic testing device | |
RU2307345C1 (en) | Device for measuring inhomogeneities of surface layer of metals and alloys | |
JPH0334592B2 (en) | ||
US3978322A (en) | Measurement system for timer | |
CN103605010A (en) | Automatic detecting device for energy efficiency of microwave cooker | |
KR100555880B1 (en) | The frequency counter using double edge time interval and the oscillator test device using the counter | |
JPS6170429A (en) | Forecasting method of heat balance temperature | |
CN108693074A (en) | A kind of activation blood coagulation bio-detector | |
CN205922886U (en) | Nicotine concentration control type electron cigarette | |
US4197450A (en) | Analog signal analyzer | |
JPH0259418B2 (en) | ||
RU121587U1 (en) | DEVICE FOR EXPRESS DIAGNOSTICS OF HOMOGENEITY OF HIGH-TEMPERATURE METAL MELTS | |
RU2447421C2 (en) | Method and device for measuring melt kinematic viscosity | |
RU2125258C1 (en) | Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials | |
CN208621463U (en) | A kind of activation blood coagulation bio-detector | |
Sharma et al. | Design of Embedded Sing-around System for Ultrasonic Velocity Measurement in Liquids |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131203 |