[发明专利]一种空间材料实验固液界面检测系统

权利要求书

1.一种空间材料实验固液界面检测系统，其特征在于，所述系统包括：加热炉、温度控制模块、超声检测模块、样品移动控制模块、水循环制冷模块、数据处理模块和控制模块；

所述加热炉，用于固定并加热置于石英安瓿内的待测样品，接收温度控制模块发出的温度控制指令，为待测样品提供熔化所需要的温区；所述石英安瓿延伸出加热炉的一端开口，待测样品从石英安瓿开口端伸出的端面为测量端；待测样品的固液界面位于加热炉内；

所述温度控制模块，用于采集加热炉的温度信息，并发送至控制模块；还用于接收控制模块发送的温度控制指令，由此控制加热炉的工作温度；

所述超声检测模块，用于对待测样品发射超声波脉冲信号，然后接收超声波回波信号，对超声波回波信号进行处理得到固液界面位置信息，并发送至数据处理模块；

所述水循环制冷模块，用于采集水温信息，并发送至控制模块；还用于接收控制模块发送的水冷控制指令，通过水循环降低测量端的温度；

所述样品移动控制模块，用于采集石英安瓿相对于加热炉口的位置信息，并发送至控制模块；还用于接收控制模块发送的移动控制指令，由此控制石英安瓿在加热炉中的移动，完成样品的生长过程；

所述数据处理模块，用于接收超声检测模块发送的固液界面位置信息，经计算得到固液界面位置变化和固液界面推移速度；

所述控制模块，用于接收温度控制模块发送的加热炉温度信息，生成温度控制指令,并发送至温度控制模块；用于接收水循环制冷模块发送的水温信息，生成水冷控制指令，并发送至水循环制冷模块，还用于接收样品移动控制模块发送的位置信息，生成移动控制指令，并发送至样品移动控制模块。

2.根据权利要求1所述的空间材料实验固液界面检测系统，其特征在于，所述加热炉为中空圆柱体，所述石英安瓿为中空圆柱体，两者的轴向平行。

3.根据权利要求2所述的空间材料实验固液界面检测系统，其特征在于，所述温度控制模块包括温度传感器和温度控制器；其中，

所述温度传感器，用于采集加热炉的温度信息，并发送至控制模块；

所述温度控制器，用于接收控制模块发送的温度控制指令，由此控制加热炉工作。

4.根据权利要求3所述的空间材料实验固液界面检测系统，其特征在于，所述超声检测模块为由超声波传感器、信号调理电路、信号采集电路和回波信号处理器串联组成的电路；其中，

所述超声波传感器，通过耦合剂紧贴待测样品测量端，用于向待测样品内部发射超声脉冲波信号，还用于接收经待测样品固液界面反射的超声波回波信号；

所述信号调理电路，用于对收到的超声波回波信号进行滤波和放大处理；

所述信号采集电路，用于采集经信号调理电路处理后的超声波回波信号；

所述回波信号处理器，用于对采集的超声波回波信号进行处理，得到固液界面位置信息并分别发送至数据处理模块。

5.根据权利要求4所述的空间材料实验固液界面检测系统，其特征在于，所述水循环制冷模块包括：水温传感器、水泵控制器、水冷铜管环、水泵、水箱和输水管；其中，水温传感器设置在水箱壁上，水泵控制器通过导线与水泵连接，水箱连接两根输水管，一根输水管直接与水冷铜管环连通，另一根输水管经水泵与水冷铜管环连通，水冷铜管环缠绕在加热炉和超声传感器之间的待测样品上；

所述水温传感器，用于采集水温信息，并发送至控制模块；

所述水泵控制器，用于接收控制模块发送的水冷控制指令，由此控制水泵工作；

所述水泵，用于在水泵控制器的控制下，带动水循环；

所述水箱，用于提供热沉。

6.根据权利要求5所述的空间材料实验固液界面检测系统，其特征在于，所述样品移动控制模块包括：电机控制器、步进电机、减速器、丝杠、机械手、滑轨和样品位置传感器；其中，

所述电机控制器，用于接收控制模块发送的移动控制指令，由此控制步进电机工作；

所述减速器，用于带动丝杠转动；

所述丝杠，用于带动机械手移动；

所述机械手，用于抓住石英安瓿；

所述滑轨，用于使机械手带动石英安瓿沿直线移动；

所述样品位置传感器，用于测量石英安瓿相对于加热炉口的位置信息。