高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，包括安裝于高爐爐墻內(nèi)的熱輻射傳播介質(zhì)，及光電轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊和上位機(jī)，爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)與光電轉(zhuǎn)換模塊連接，光電轉(zhuǎn)換模塊與無(wú)線發(fā)射模塊連接，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊連接，無(wú)線接收模塊與上位機(jī)連接。本發(fā)明通過(guò)在高爐爐墻的爐身、爐腹部位安裝熱輻射爐溫在線檢測(cè)傳感器，檢測(cè)高爐溫度所對(duì)應(yīng)熱輻射能量的比值，實(shí)現(xiàn)非接觸式高爐爐溫實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，屬高爐爐溫檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0003]由于高爐生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，一般都是通過(guò)鐵水的硅含量來(lái)間接獲得對(duì)爐溫的評(píng)價(jià)，但由于鐵水硅含量的測(cè)量需要在出鐵后才能進(jìn)行，在時(shí)間上滯后大，不能反映當(dāng)前爐溫的變化，對(duì)爐溫的控制調(diào)節(jié)意義不大。
[0004]目前對(duì)高爐爐溫進(jìn)行預(yù)報(bào)的方法很多，包括:回歸模型、時(shí)間序列模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和專(zhuān)家系統(tǒng)模型等，這些方法只是實(shí)現(xiàn)了對(duì)于高爐爐頂、爐缸等部位溫度的預(yù)報(bào)，不能實(shí)現(xiàn)爐溫的在線檢測(cè)。另外水溫差法和十字測(cè)溫法研究的文獻(xiàn)也比較多，也都是通過(guò)間接測(cè)量實(shí)現(xiàn)高爐爐喉、爐缸爐溫的預(yù)報(bào)，缺乏實(shí)時(shí)性。
[0005]爐身主要起著爐料的預(yù)熱、加熱、還原和造渣的作用，爐腹部位形成大量的熔渣，爐身和爐腹溫度的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，對(duì)于提高高爐的生產(chǎn)效率，確保高爐的爐況穩(wěn)定順行，是十分重要且必要的。
[0006]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于高爐爐身、爐腹溫度的在線檢測(cè)，還沒(méi)有見(jiàn)到相關(guān)的研究文獻(xiàn)，因此本發(fā)明是非常有研究意義和現(xiàn)實(shí)推廣前景的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，它通過(guò)在高爐爐墻的爐身、爐腹部位安裝熱輻射爐溫在線檢測(cè)傳感器，檢測(cè)高爐溫度所對(duì)應(yīng)熱輻射能量的比值，實(shí)現(xiàn)非接觸式高爐爐溫實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。
[0008]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供了一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，所述在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)包括安裝于高爐爐墻內(nèi)的熱輻射傳播介質(zhì)，及光電轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊和上位機(jī)，爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)與光電轉(zhuǎn)換模塊連接，光電轉(zhuǎn)換模塊與無(wú)線發(fā)射模塊連接，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊連接，無(wú)線接收模塊與上位機(jī)連接。
[0009]進(jìn)一步:光電轉(zhuǎn)換模塊包括:透鏡組、低帶寬濾色片組、CXD攝像機(jī)、圖像采集卡、信號(hào)處理電路、單片機(jī)、顯示器；透鏡組與低帶寬濾色片組連接，低帶寬濾色片組與CCD攝像機(jī)連接，CCD攝像機(jī)與圖像采集卡連接，圖像采集卡與信號(hào)處理電路連接，單片機(jī)與信號(hào)處理電路和顯示器連接。
[0010]進(jìn)一步:爐墻 內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)為對(duì)紅外輻射透過(guò)率高的材料。
[0011]進(jìn)一步:在爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)表面鍍膜，在鍍膜外面包裹一層絕熱材料，進(jìn)一步:以防止輻射源沿徑向的能量傳播。[0012]本發(fā)明的工作原理為:光電轉(zhuǎn)換模塊中的透鏡組由兩塊透鏡組成，均為圓形，交叉為90°安裝，通過(guò)定時(shí)旋轉(zhuǎn)切換得到兩束不同波長(zhǎng)的光。輻射能量傳播介質(zhì)嵌于高爐爐身、爐腹部位的爐墻中，爐內(nèi)溫度對(duì)應(yīng)的部分輻射能量通過(guò)輻射能量傳播介質(zhì)后，由于爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)對(duì)紅外輻射具有高透過(guò)率，大部分的輻射能量能夠通過(guò)其到達(dá)光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊將接收到的輻射能按照兩束特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并自動(dòng)求取代表兩束光能量的電信號(hào)的比值。由于求取的是兩束特定波長(zhǎng)的光輻射能量的比值，因此在光傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于散射、熱傳導(dǎo)和吸收所損失掉的輻射能，不會(huì)對(duì)爐溫的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，可以確保測(cè)溫的準(zhǔn)確性。
[0013]光電轉(zhuǎn)換模塊將代表溫度的比值信號(hào)傳送給無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊將比值信號(hào)通過(guò)無(wú)線的方式傳輸給無(wú)線接收模塊，無(wú)線接收模塊將該信號(hào)傳送給上位機(jī)，在上位機(jī)上，對(duì)比值信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，最終得到相對(duì)應(yīng)的爐身、爐腹部位的爐溫，實(shí)現(xiàn)高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測(cè)。
[0014]光電轉(zhuǎn)換模塊中，透鏡組接收到輻射源的熱輻射后，經(jīng)匯聚進(jìn)入低帶寬濾色片組，得到不同波長(zhǎng)的兩束光。為提高測(cè)溫的精確度，盡可能減小濾色片的帶寬。關(guān)于兩束光波長(zhǎng)的選擇，波長(zhǎng)間隔越大，測(cè)溫越準(zhǔn)確，但是長(zhǎng)波亮度高，短波亮度低，為使兩波長(zhǎng)同時(shí)工作在線性區(qū)，Λ λ不能過(guò)大。考慮到靈敏度和C⑶的光譜響應(yīng)，選擇Λ λ=0.13 μ m,A1=0.83 μ m，λ2=0.96μπι。通過(guò)CXD攝像機(jī)、圖像采集卡、信號(hào)處理電路進(jìn)行處理后，單片機(jī)接收信號(hào)，得到與輻射源溫度成正比的比值系數(shù)，同時(shí)通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示。
[0015]因而，本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)在高爐上安裝熱輻射能量比值式測(cè)溫傳感器，進(jìn)行非接觸式測(cè)溫，在高爐測(cè)溫的【技術(shù)領(lǐng)域】，解決爐身、爐腹部位難以進(jìn)行爐內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)在線測(cè)量的難題，提高高爐的生產(chǎn)效率，確保高爐的爐況穩(wěn)定順行和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]圖1是本發(fā)明涉及的一種高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測(cè)傳感器結(jié)構(gòu)組成框圖； 圖2是本發(fā)明光電轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，所述在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)包括安裝于高爐爐墻內(nèi)的熱輻射傳播介質(zhì)1，及光電轉(zhuǎn)換模塊2、無(wú)線發(fā)射模塊3、無(wú)線接收模塊4和上位機(jī)5，爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)與光電轉(zhuǎn)換模塊連接，光電轉(zhuǎn)換模塊與無(wú)線發(fā)射模塊連接，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊連接，無(wú)線接收模塊與上位機(jī)連接。
[0019]如圖2所示，光電轉(zhuǎn)換模塊包括:透鏡組6、低帶寬濾色片組7、CXD攝像機(jī)8、圖像采集卡9、信號(hào)處理電路10、單片機(jī)11、顯示器12 ;透鏡組與低帶寬濾色片組連接，低帶寬濾色片組與CCD攝像機(jī)連接，CCD攝像機(jī)與圖像采集卡連接，圖像采集卡與信號(hào)處理電路連接，單片機(jī)與信號(hào)處理電路和顯示器連接。
[0020]所述爐內(nèi)輻射能量傳播介質(zhì)為對(duì)紅外輻射透過(guò)率高的材料。
[0021]所述在熱輻射傳播介質(zhì)表面鍍膜，在鍍膜外面包裹一層絕熱材料，以防止輻射源沿徑向的能量傳播。
[0022] 所述光電轉(zhuǎn)換模塊中的透鏡組由兩塊透鏡組成，均為圓形，交叉為90°安裝，通過(guò)定時(shí)旋轉(zhuǎn)切換得到兩束不同波長(zhǎng)的光。
[0023]輻射能量傳播介質(zhì)I嵌于高爐爐身、爐腹部位的爐墻中，爐內(nèi)溫度對(duì)應(yīng)的部分輻射能量通過(guò)輻射能量傳播介質(zhì)I后，由于輻射能量傳播介質(zhì)I對(duì)紅外輻射具有高透過(guò)率，大部分的輻射能量能夠通過(guò)其到達(dá)光電轉(zhuǎn)換模塊2，光電轉(zhuǎn)換模塊2將接收到的輻射能按照兩束特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并自動(dòng)求取代表兩束光能量的電信號(hào)的比值。由于求取的是兩束特定波長(zhǎng)的光輻射能量的比值，因此在光傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于散射、熱傳導(dǎo)和吸收所損失掉的輻射能，不會(huì)對(duì)爐溫的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，可以確保測(cè)溫的準(zhǔn)確性。
[0024]光電轉(zhuǎn)換模塊2將代表溫度的比值信號(hào)傳送給無(wú)線發(fā)射模塊3，無(wú)線發(fā)射模塊3將比值信號(hào)通過(guò)無(wú)線的方式傳輸給無(wú)線接收模塊4，無(wú)線接收模塊4將該信號(hào)傳送給上位機(jī)3，在上位機(jī)3上，對(duì)比值信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，最終得到相對(duì)應(yīng)的爐身、爐腹部位的爐溫，實(shí)現(xiàn)高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測(cè)。
[0025]光電轉(zhuǎn)換模塊2中，透鏡組6接收到輻射源的熱輻射后，經(jīng)匯聚進(jìn)入低帶寬濾色片組7，得到不同波長(zhǎng)的兩束光。為提高測(cè)溫的精確度，盡可能減小濾色片的帶寬。關(guān)于兩束光波長(zhǎng)的選擇，波長(zhǎng)間隔越大，測(cè)溫越準(zhǔn)確，但是長(zhǎng)波亮度高，短波亮度低，為使兩波長(zhǎng)同時(shí)工作在線性區(qū)，Λ λ不能過(guò)大?？紤]到靈敏度和C⑶的光譜響應(yīng)，選擇Λ λ=0.13 μ m,λρΟ.δβμπι，λ2=0.96μπι0通過(guò)CXD攝像機(jī)8、圖像采集卡9、信號(hào)處理電路10進(jìn)行處理后，單片機(jī)接收信號(hào)，得到與輻射源溫度成正比的比值系數(shù)，同時(shí)通過(guò)顯示器12進(jìn)行顯示。
[0026]最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，其特征在于:所述在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)包括安裝于高爐爐墻內(nèi)的熱輻射傳播介質(zhì)，及光電轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊和上位機(jī)，爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)與光電轉(zhuǎn)換模塊連接，光電轉(zhuǎn)換模塊與無(wú)線發(fā)射模塊連接，無(wú)線發(fā)射模塊與無(wú)線接收模塊連接，無(wú)線接收模塊與上位機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，其特征在于:光電轉(zhuǎn)換模塊包括:透鏡組、低帶寬濾色片組、CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、信號(hào)處理電路、單片機(jī)、顯示器；透鏡組與低帶寬濾色片組連接，低帶寬濾色片組與CCD攝像機(jī)連接，CCD攝像機(jī)與圖像采集卡連接，圖像采集卡與信號(hào)處理電路連接，單片機(jī)與信號(hào)處理電路和顯示器連接。
3.如權(quán)利要求2所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，其特征在于:爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)為對(duì)紅外輻射透過(guò)率高的材料。
4.如權(quán)利要求3所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，其特征在于:在爐墻內(nèi)熱輻射傳播介質(zhì)表面鍍膜，在鍍膜外面包裹一層絕熱材料，以防止輻射源沿徑向的能量傳播。
5.如權(quán)利要求4所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測(cè)傳感系統(tǒng)，其特征在于:光電轉(zhuǎn)換模塊中的透鏡組由兩塊透鏡組成，均為圓形，交叉為90°安裝，通過(guò)定時(shí)旋轉(zhuǎn)切換得到兩束不同波長(zhǎng) 的光。
【文檔編號(hào)】C21B7/24GK103966376SQ201410196309
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】董大明, 孫采鷹, 潘剛 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)