[发明专利]自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置及方法

权利要求书

1.一种自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置，其组成包括：毛细管，所述的毛细管与微压传感器通过内部安装有气体缓冲室的探头座密封连通，稳压气源通过软管经过气流开关与所述的气体缓冲室连通，所述的探头座与测控单元电连接，电动推杆与所述的测控单元电连接，固定在台架上的位移传感器与所述的电动推杆电连接，所述的固定台上安装有坩埚。

2.根据权利要求１所述的自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置，其特征是：所述的微压传感器是半导体应变片式或其他形式的高灵敏度微压传感器；所述的位移传感器是高精度位移传感器，包括电阻式或电感式传感器；所述的测控单元具有3路以上数据采集及4路以上开关量控制功能。

3.根据权利要求１或2所述的自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的装置，其特征是：所述稳压气源通过软管经所述的气流开关与所述的气体缓冲室连通，用以提供吹气泡用稳压气源；所述的电动推杆在测控单元的控制下做伸缩运动，进而驱动所述的探头座和所述的毛细管上下运动，使所述的毛细管浸入或提离所述的坩埚所盛合金熔体；固定在所述的台架上的所述的位移传感器用于实时监测电动推杆位移亦即所述的毛细管所处位置。

4.一种自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的方法，其特征是：该方法包括如下步骤： 

（1）毛细管内半径r自动检测：打开稳压气源开关，稳压气体经气流开关、气体缓冲室和毛细管向大气排出，此时通过监测所述的气体缓冲室压力间接检则毛细管内半径r；

（2）被测熔体液面高度“零点”检测：电动推杆驱动毛细管下降，当所述的毛细管端口接触熔体液面时，所述的气体缓冲室内气压迅速升高，位移传感器和测控单元快速采集此时所述的电动推杆位移值作为被测熔体液面高度“零点”；

（3）气泡最大压力的P₁检测：在所述的毛细管入水深度不断增加的过程中，所述的位移传感器和所述的测控单元实时检测所述的电动推杆的位移值并计算毛细管入水的绝对深度，当入水深度达到h₁时，所述的电动推杆第一次停止下降，微压传感器和所述的测控单元检测气泡最大压力P₁；

（4）气泡最大压力P₂的检测：所述的电动推杆驱动所述的毛细管继续下降，所述的位移传感器和所述的测控单元实时检测所述的电动推杆位移并计算所述的毛细管入水绝对深度，当入水深度达到h₂时，所述的电动推杆第二次停止下降，数据采集单元检测气泡最大压力P₂；   

  （5）求解被测金属熔体表面张力σ和密度ρ：所述的电动推杆反向运动将所述的毛细管提出被测熔体，所述的测控单元依据测得的r、h₁、h₂、P₁和P₂求解被测金属熔体表面张力σ和密度ρ。

5.根据权利要求4所述的自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的方法，其特征是：所述的毛细管内半径r自动检测是通过所述的测控单元控制所述的气流开关开通大气流通道，启动稳压气源并且启动所述的电动推杆下降，稳压气流进入探头座内的所述的气体缓冲室后通过所述的毛细管向外排出，因所述的气体缓冲室内气体压力与所述的毛细管内半径直接相关，即毛细管内半径愈大，所述的气体缓冲室内气体压力愈小，反之亦然，因此，在所述的毛细管接近金属熔体的途中即可通过检测所述的气体缓冲室内的压力而准确测得所述的毛细管的内半径r。

6.根据权利要求4或5所述的自动检测毛细管内半径及插入金属熔体深度的方法，其特征是：所述的被测熔体液面高度“零点”检测是测得所述的毛细管的内半径r后，即刻将所述的气流开关切换至小气流一侧，当所述的毛细管端口接触被测熔体液面时，因排气口被封闭会使所述的气体缓冲室内气体压力迅速升高，所述的测控单元将所述的气体缓冲室内气压突然升高时刻t₀对应位移传感器记录的位移值h₀定义为熔体液面高度“零点”。