高温熔体粘度智能测试装置的研制

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工业生产中对高温熔体粘度数据要求的不断提高刺激了高温熔体粘度测试研究不断发展。由于熔体粘度与温度的关系非常密切,所以高温熔体粘度测试需要粘度测试理论和温度控制理论的共同发展。现在阶段,高温熔体粘度测试的测试理论和温度控制理论都已经达到比较成熟的程度。理论的完善为测试装置的研究提供了必要的基础。国外已出现了部分比较成熟的高温熔体粘度测试装置,国内虽然也有相关的装置出现,但在测试1000℃以上高温熔体粘度方面,相对国外还有很大的差距。本文研制的高温熔体粘度智能测试装置主要用于测试1000℃到1500℃之间高温熔体粘度的测试。按照高温熔体粘度测试装置在测试性能、温度控制性能和仪器操作性能方面的需要,该粘度测试装置的研制主要涉及到粘度测试、温度控制和测试装置系统软件设计三个主要部分的研究工作。文中首先分析了现阶段比较成熟的一系列粘度测试理论的特点及其适用的温度环境,选取适合论文研制的高温熔体粘度智能测试装置的最佳测试原理,并详细分析了该测试原理及对测试精度的影响因素。根据选取的测试原理对测试系统体系结构进行设计。根据装置对测试温度的要求,设计了高温熔体粘度智能测试装置的加热系统。其次,分析了粘度与温度的关系,在温度变化1℃时,液体的粘度变化达百分之几至十几,由此可以得出温度控制精度直接影响粘度测试的精度。同时,通过对加热系统的分析,系统具有大滞后、大惯性、非线性的特性,并且加热电阻丝——硅钼棒不能承受电流的突变,这些因素又制约了加热速度的提高。温度控制成为影响粘度测试装置设计成败的主要因素。文中通过分析比较已有的研究成果,结合高温熔体粘度智能测试装置加热系统的特点提出了阈值控制与自适应模糊PID控制相结合的控制算法,并对算法进行了仿真,结果表明算法能够很好的满足系统的动态和静态性能要求。再次,根据前面设计的硬件系统和温度控制算法设计了系统的测控软件。软件设计采用的是Visual C++6.0集成开发工具。在设计中采用了中断和多向成技术。最后,对高温熔体粘度智能测试装置进行了实验分析,证明所设计的高温熔体粘度测试装置完全满足设计要求。
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