题目：感应熔炼熔体温度的测量与控制

真空感应熔炼是生产高温合金、高合金钢等特种合金的重要方法。在合金熔炼过程中，通常要在不同的过热度下进行精炼处理，要控制合适的浇注温度，所以温度是熔炼过程中极为重要的工艺参数，该参数能否准确测量与控制，直接影响到最终熔炼产品的质量。由于真空感应熔炼伴随着产生强大的电磁场，正处于感应加热线圈正上方的热电偶所产生的热电势不可避免地受到这个强大的电磁场的影响，熔体温度很难得到准确测量。现有的金属陶瓷热电偶保护套管耐热震性能好，但由于它易与高活性熔体金属发生反应，因此只能瞬间使用，而且使用温度不能超过1600℃，所以无法实现高温高活性金属熔体温度的连续精确测量。在温度控制方面，大多数感应炉仍采用传统的通过手动控制电源功率来调节温度的方法，该方法对操作人员的经验要求较高，工作强度大，温度控制精度低，容易产生较大误差。 鉴于以上问题，本文设计了一套熔体温度测量与控制系统，成功地实现了对高温合金和含钛、铪、稀土等高活性金属的合金熔体温度的准确、连续、长时的测量和控制。本文采用了新型的热电偶保护套管；研究了感应炉熔炼过程中热电偶热电势干扰信号的产生原因，并从硬件和软件两方面入手去除干扰信号。在硬件方面，从信号干扰源、干扰途径、输入端处三个部分出发使用接地、屏蔽、滤波、隔离等手段抑制干扰信号；在软件方面，在对采集到的热电偶信号进行时域和频域上的分析后，设计了IIR数字滤波器对热电偶信号进行有针对性的滤波处理，使之与真实温度值接近。使用纯铜半熔状态的温度值验证了所建立的温度测量系统的测量精度，结果表明，测量值准确可靠，测量误差小于5℃。在实现了对感应熔炼熔体温度准确和连续测量的基础上，设计了感应熔炼熔体温度PID控制系统软硬件，实现了感应熔炼熔体温度的连续控制，为实现合金精炼过程中温度的连续准确控制奠定了基础。