金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器，屬于金屬材料檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬熱電勢(shì)的測(cè)量基于Seebeck效應(yīng)。Seebeck效應(yīng)是在兩種金屬A，B或一種金屬不同部位組成的回路中，由于兩個(gè)接觸點(diǎn)溫度不同，會(huì)產(chǎn)生電流，稱之為溫差電流，同時(shí)有一相應(yīng)的電位差A(yù)Vab。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電位差Λ Vab正比于溫差A(yù)T，其比值Sab=AVabM T是一個(gè)取決于溫度差和兩種材料的函數(shù)，與材料的形狀，連接方式等完全無關(guān)且具有線性可疊加性，因此Sab是材料的一個(gè)基本性質(zhì)，稱之為材料的Seebeck系數(shù)，也就是通常所說的熱電勢(shì)(TEP) ο
[0003]核電廠中的關(guān)鍵設(shè)備用鋼在長期運(yùn)行后，由于熱老化、中子輻照等老化效應(yīng)地作用，材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生改變。如一回路主管道所用的鑄造奧氏體不銹鋼、閥門閥桿用沉淀硬化不銹鋼等在壓水堆環(huán)境溫度下長期服役均會(huì)發(fā)生強(qiáng)度硬度的上升及塑性韌性地下降，即熱老化。反應(yīng)堆壓力容器(RPV)用低合金鋼在服役過程中受中子輻照發(fā)生脆化。反應(yīng)堆壓力容器和主管道都是核電廠的重要組成部分，從壓力邊界完整性考慮，不適合對(duì)其做破壞性檢測(cè)，因此對(duì)其性能的評(píng)估一般都采用計(jì)算和模擬方法，缺乏現(xiàn)場(chǎng)直接檢測(cè)數(shù)據(jù)和方法。金屬材料力學(xué)性能的變化(老化劣化)通常伴隨著電學(xué)性能(熱電勢(shì))的變化，因此，可通過測(cè)量服役后金屬材料的熱電勢(shì)的變化可以間接表征材料的力學(xué)性能，完成對(duì)材料的無損檢測(cè)。
[0004]目前對(duì)能夠進(jìn)行金屬熱電勢(shì)的測(cè)量的裝置均為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測(cè)量裝置，只能測(cè)量較小的試樣，裝置的原理是將樣品橫跨在兩個(gè)可控溫的平臺(tái)上，在樣品兩端建立起穩(wěn)定的溫度梯度，測(cè)量樣品兩端的電勢(shì)差，從而獲得樣品的熱電勢(shì)數(shù)據(jù)。雖然實(shí)驗(yàn)室測(cè)量裝置可以實(shí)現(xiàn)在不同氣體氛圍、溫度或溫度變化速率下進(jìn)行樣品的熱電勢(shì)測(cè)量，但這種裝置無法使用在大型金屬部件上，也無法攜帶至工程現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大型金屬部件的熱電勢(shì)測(cè)量。要對(duì)反應(yīng)堆壓力容器、反應(yīng)堆冷卻劑主管道、閥桿等大型金屬部件進(jìn)行熱電勢(shì)測(cè)量，需要一種可靠性高、便攜、具有一定自動(dòng)化功能的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可以在工程現(xiàn)場(chǎng)使用、具有便攜性、能夠?qū)Ω鞣N大小金屬部件進(jìn)行檢測(cè)的金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器。
[0006]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器，它包括測(cè)量裝置和對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行控制的控制裝置，測(cè)量裝置包括具有工作板的箱體、將待測(cè)金屬固定于工作板上的固定裝置、能夠沿X軸方向和Z軸方向移動(dòng)地設(shè)置于箱體內(nèi)的第一探頭組件、能夠沿Z軸方向移動(dòng)地設(shè)置于箱體內(nèi)的第二探頭組件、用于驅(qū)動(dòng)第一探頭組件在X軸方向移動(dòng)的X驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、分別用于驅(qū)動(dòng)第一探頭組件和第二探頭組件在Z軸方向移動(dòng)的第一 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，X軸與Z軸相互垂直，且Z軸垂直于工作板。
[0007]進(jìn)一步地，第一 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一電動(dòng)滑臺(tái)，第一探頭組件連接在該第一電動(dòng)滑臺(tái)上。所述的電動(dòng)滑臺(tái)是一種電動(dòng)的可伸縮的構(gòu)件。
[0008]進(jìn)一步地，X驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括沿X軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在箱體內(nèi)的絲桿、與絲桿相配合連接的絲桿螺母、與絲桿相連接并帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)，第一電動(dòng)滑臺(tái)連接在絲桿螺母上。
[0009]進(jìn)一步地，第二 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定連接在箱體上的第二電動(dòng)滑臺(tái)，第一探頭組件連接在該第二電動(dòng)滑臺(tái)上。所述的電動(dòng)滑臺(tái)是一種電動(dòng)的可伸縮的構(gòu)件。
[0010]進(jìn)一步地，控制裝置包括用于控制第一探頭組件和第二探頭組件在Z方向上對(duì)待測(cè)金屬加載力的力反饋控制機(jī)構(gòu)，該力反饋控制機(jī)構(gòu)包括采集第一探頭組件加載力信號(hào)的第一力傳感器組件、采集第二探頭組件加載力信號(hào)的第二力傳感器組件、接收第一力傳感器組件和第二力傳感器組件所傳送的力信號(hào)并將控制命令分別傳送給第一Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力反饋控制器。通過控制第一 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，來控制第一探頭組件和第二探頭組件在Z軸方向上的運(yùn)動(dòng)，在力反饋控制器的精確控制下，實(shí)現(xiàn)力的連續(xù)可調(diào)和自動(dòng)加載。
[0011]更進(jìn)一步地，第一力傳感器組件連接在第一 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一探頭組件之間，第二力傳感器組件連接在第二 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二探頭組件之間。
[0012]進(jìn)一步地，控制裝置包括用于控制第一探頭組件在X軸方向上位移的位移控制機(jī)構(gòu)，該位移控制機(jī)構(gòu)包括與伺服電機(jī)相連接并控制其轉(zhuǎn)動(dòng)的位移控制器。通過控制伺服電機(jī)可控制第一探頭組件在X軸方向上的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)金屬進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量。
[0013]進(jìn)一步地，第一探頭組件包括第一探頭、用于對(duì)該第一探頭加熱的第一加熱片，第二探頭組件包括第二探頭、用于對(duì)該第二探頭加熱的第二加熱片。
[0014]進(jìn)一步地，控制裝置包括用于分別測(cè)量和控制第一探頭組件和第二探頭組件的溫度的溫度控制機(jī)構(gòu)，該溫度控制機(jī)構(gòu)包括分別與第一加熱片和第二加熱片相連接的溫度控制器。其溫度設(shè)置方式有兩種:絕對(duì)溫度設(shè)定模式和溫差設(shè)定模式。在絕對(duì)溫度設(shè)定模式下，分別設(shè)定第一探頭和第二探頭的加熱溫度，由溫度控制器自動(dòng)加載實(shí)現(xiàn)；在溫差設(shè)定模式下，設(shè)定第一探頭和第二探頭之間的溫差，通過溫度控制器自動(dòng)加載可以鎖定第一探頭和第二探頭之間的溫度差。
[0015]進(jìn)一步地，控制裝置包括用于測(cè)量第一探頭和第二探頭之間電壓差的納伏表。
[0016]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)測(cè)量對(duì)象可以是大型金屬部件，實(shí)現(xiàn)了熱電勢(shì)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量；
2)金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器分為測(cè)量端、控制端，每一部分體積和重量都不大，方便攜帶和搬運(yùn)，這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量而言，具有相當(dāng)?shù)谋銛y性；
3 )可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量端的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，尤其是在核電廠中，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)存在著輻射，此措施可以有效降低人員的輻射風(fēng)險(xiǎn)，減少人員受到的輻射劑量；
4)將測(cè)量和控制分開，大大簡化了測(cè)量端的結(jié)構(gòu)，減輕了測(cè)量端的重量，減輕了被測(cè)件的載荷，從而減少對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響。
【附圖說明】
[0017]附圖1為本發(fā)明金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中標(biāo)號(hào)為:
1、提手；2、箱體；3、貫穿孔；4、工作板；5、綁帶固定部；6、固定部；7、壓緊塊；8、緊固螺栓；9、伺服電機(jī)；10、第一力傳感器上塊；11、第一力傳感器；12、第一力傳感器下塊；13、第一加熱片；14、第一加熱銅塊；15、第一銅套；16、第一探頭；17、第一電動(dòng)滑臺(tái)；18、第二力傳感器上塊；19、第二力傳感器；20、第二力傳感器下塊；21、第二加熱片；22、第二加熱銅塊；23、第二銅套；24、第二探頭；25、第二電動(dòng)滑臺(tái)；26、絲桿；27、絲桿螺母；28、工字構(gòu)件；29、計(jì)算機(jī)；30、交換機(jī)；31、溫度控制器；32、力反饋控制器；33、位移控制器；34、納伏表；35、控制箱；36、總線；37、綁帶；38、被測(cè)管道。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。
[0020]從附圖1和附圖2的結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，本實(shí)施例提供了一種金屬熱電勢(shì)檢測(cè)儀器，它包括測(cè)量裝置和對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行控制的控制裝置。
[0021]測(cè)量裝置包括具有工作板4的箱體2、將待測(cè)金屬固定于工作板4上的固定裝置、能夠沿X軸方向和Z軸方向移動(dòng)地設(shè)置于箱體2內(nèi)的第一探頭組件、能夠沿Z軸方向移動(dòng)地設(shè)置于箱體2內(nèi)的第二探頭組件、用于驅(qū)動(dòng)第一探頭組件在X軸方向移動(dòng)的X驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、分別用于驅(qū)動(dòng)第一探頭組件和第二探頭組件在Z軸方向移動(dòng)的第一 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二 Z驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。X軸與Z軸相互垂直，且Z軸垂直于工作板4。
[0022]本實(shí)施例中的第一探頭組件的溫度高于第二探頭組件的溫度。
[0023]在一種更為優(yōu)選的實(shí)施方案中，箱體2上設(shè)置有提手1，便于提攜。為了減輕測(cè)量裝置的重量，提手1、箱體2以及工作板3均由鋁合金制造。
[0024]本實(shí)施例中的固定裝置有兩組:參照附圖1，第一組包括連接于工作板4上并且與工作板4之間具有容納空間的固定部6、轉(zhuǎn)動(dòng)連接與固定部6上的緊固螺栓8、與緊固螺栓8相連接的壓緊塊7。優(yōu)選地，固定部6與工作板4之間可拆卸地連接。為了使待測(cè)金屬件能夠更加牢靠穩(wěn)定的固定，壓緊塊7為V形。該組用于小型部件熱電勢(shì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的固定，本實(shí)施例以閥桿為例，當(dāng)檢測(cè)閥桿的熱電勢(shì)時(shí)，使用螺栓將固定部6固定與工作板4上，將閥桿穿過固定部6與工作板4之間的容納空間，通過調(diào)節(jié)緊固螺栓8推動(dòng)壓緊塊7向工作板
4移動(dòng)，將閥桿夾緊固定在工作板4上，然后進(jìn)行熱電勢(shì)測(cè)量。
[0025]參照附圖1和附圖2，第二組包括設(shè)置在箱體2上的綁帶固定部5以及綁帶37。該組用于大型部件熱電勢(shì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的固定，本實(shí)施例以反應(yīng)堆冷卻劑主管道為例，可使用帆布綁帶37穿過綁帶固定部5將被測(cè)管道38固定在工作板4上進(jìn)行熱電勢(shì)測(cè)量。
[0026]參照附圖2，第一探頭組件包括第一銅套15、設(shè)置在第一銅套15內(nèi)的陶瓷的第一加熱片13和第一加熱銅塊14、連接在第一銅套15上的第一探頭16，第一加熱片13用于對(duì)第一探頭16加熱。
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