專利名稱：一種接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熔融液測量領(lǐng)域，尤其涉及一種接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，進(jìn)行普通液體液位高度的檢測非常容易，采用各種標(biāo)尺或連通器就可以輕易實現(xiàn)，但對于如金屬熔融液體等高溫溶液，在密閉容器中反應(yīng)，直接檢測非常困難，目前在高溫液體液位高度測量方面，通常采用人工探桿測量法，工人操作勞動強度大，效率低、測量精度差；在某些場合采用的浮桿測位法對浮桿材料要求高，浮桿長時間接觸高溫熔融液體容易腐蝕浮桿，故障率高，操作不方便；采用超聲波檢測也通常由于高溫或密閉容器結(jié)構(gòu)原因或熔融金屬液面有浮渣的因素導(dǎo)致無法進(jìn)行精確測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用一種接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，解決現(xiàn)有測量方法存在的測量效率低，精度差、測量設(shè)備昂貴且操作復(fù)雜的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，所述裝置包括控制系統(tǒng)、機械測量機構(gòu)、顯示面板；所述控制系統(tǒng)連接所述機械測量機構(gòu)，并對其實施控制、數(shù)據(jù)處理、計算、存儲、獲取測量結(jié)果等，所述控制系統(tǒng)同時連接所述顯示面板。進(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)由硬件子系統(tǒng)與軟件子系統(tǒng)組成。硬件子系統(tǒng)構(gòu)建控制系統(tǒng)的硬件電路，主要由具有數(shù)字采集和處理功能的單片機、SOPC或ARM核心控制芯片及外圍控制電路、通信接口電路、設(shè)備啟停按鈕及控制電路、行程控制開關(guān)、抗干擾電路、步進(jìn)電機控制電路、結(jié)果顯示器件等組成；軟件子系統(tǒng)主要由設(shè)備初始化程序、控制步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)程序，計算、顯示等程序組成，主要完成液位高度測量，并控制系統(tǒng)顯示出測量結(jié)果。進(jìn)一步，所述機械測量機構(gòu)還包括步進(jìn)電機、測量探頭、繞線輪、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、水平方向?qū)蜉喼Ъ堋⒍ㄎ粚?dǎo)向輪支架、鋼絲繩、行程開關(guān)；所述步進(jìn)電機固定在承裝所述熔融液上方的支架上，所述繞線輪固定在步進(jìn)電機軸上，所述水平方向?qū)蜉喼Ъ茉O(shè)置在所述繞線輪的右側(cè)，所述垂直方向?qū)蜉喼Ъ茉O(shè)置在所述水平方向?qū)蜉喼Ъ艿纳戏?，所述定位?dǎo)向輪支架設(shè)置在所述水平方向?qū)蜉喼Ъ艿挠覀?cè)，所述繞線輪連接所述水平方向?qū)蜉喼Ъ?、垂直方向?qū)蜉喼Ъ堋⒍ㄎ粚?dǎo)向輪支架、行程開關(guān)和測量探頭，所述行程開關(guān)設(shè)置在所述定位導(dǎo)向輪支架的下方。進(jìn)一步,所述步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動帶動與其同軸的繞線輪轉(zhuǎn)動，繞線輪通過鋼絲繩連接所平方向?qū)蜉喼Ъ?、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、定位?dǎo)向輪支架、行程開關(guān)和測量探頭。本發(fā)明提供的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，通過行程開關(guān)測量出探頭的行程，傳至控制系統(tǒng)，經(jīng)過計算得出也為的實際高度，測量數(shù)據(jù)精確，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以克服高溫和浮渣的影響，測量機械裝置和測量控制系統(tǒng)可以分開布置，不會受高溫的影響可以實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的實時顯示，也可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸測量數(shù)據(jù)至上位機進(jìn)一步進(jìn)行處理，發(fā)明稍加改進(jìn)就可以應(yīng)用于同類型的復(fù)雜工況高溫熔融液位高度的測量，有著很好的應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明實施例提供的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置的實現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置的機械測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、控制系統(tǒng)；2、機械測量機構(gòu)；3、顯示面板；4、測量探頭；5、步進(jìn)電機及繞線輪；6、垂直方向?qū)蜉喼Ъ埽?、水平方向?qū)蜉喼Ъ埽?、定位導(dǎo)向輪支架；9、鋼絲繩；10、行程開關(guān)。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供了一種接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，該裝置包括控制系統(tǒng)、機械測量機構(gòu)、顯示面板；控制系統(tǒng)連接機械測量機構(gòu)，機械測量機構(gòu)連接顯示面板。作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，控制系統(tǒng)可以是由具有數(shù)字采集和處理功能的單片機，SOPC或ARM為核心的控制芯片及有關(guān)控制器件和數(shù)顯器件組成。作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，機械測量機構(gòu)還包括步進(jìn)電機、測量探頭、繞線輪、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、水平方向?qū)蜉喼Ъ堋⒍ㄎ粚?dǎo)向輪支架、鋼絲繩、行程開關(guān)；所述步進(jìn)電機固定在承裝所述熔融液上方的支架上，所述繞線輪固定在步進(jìn)電機軸上，水平方向?qū)蜉喼Ъ茉O(shè)置在繞線輪的右側(cè)，垂直方向?qū)蜉喼Ъ茉O(shè)置在水平方向?qū)蜉喼Ъ艿纳戏剑ㄎ粚?dǎo)向輪支架設(shè)置在水平方向?qū)蜉喼Ъ艿挠覀?cè)，繞線輪連接水平方向?qū)蜉喼Ъ?、垂直方向?qū)蜉喼Ъ堋⒍ㄎ粚?dǎo)向輪支架、行程開關(guān)和測量探頭，行程開關(guān)設(shè)置在定位導(dǎo)向輪支架的下方。作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，繞線輪通過鋼絲繩連接所平方向?qū)蜉喼Ъ?、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、定位?dǎo)向輪支架、行程開關(guān)和測量探頭。以下參照附圖，對本發(fā)明實施例接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置由控制系統(tǒng)1、機械測量機構(gòu)2、測量探頭4、顯示面板3、步進(jìn)電機及繞線輪5、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、水平方向?qū)蜉喼Ъ?、定位導(dǎo)向輪支架8、鋼絲繩9、行程開關(guān)10組成，控制系統(tǒng)I連接機械測量機構(gòu)2，機械測量機構(gòu)2連接顯示面板3，繞線輪5固定在承裝熔融液上方的支架上，水平方向?qū)蜉喼Ъ?設(shè)置在繞線輪5的右側(cè)，垂直方向?qū)蜉喼Ъ?設(shè)置在水平方向?qū)蜉喼Ъ?的上方，定位導(dǎo)向輪支架8設(shè)置在水平方向?qū)蜉喼Ъ?的右側(cè)，鋼絲繩9從繞線輪5伸出，依次穿過水平方向?qū)蜉喼Ъ?、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、定位導(dǎo)向輪支架8和行程開關(guān)10，與測量探頭4連接，行程開關(guān)10設(shè)置在定位導(dǎo)向輪支架8的下方。圖1示出了本發(fā)明實施案例提供的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括控制系統(tǒng)1，定時發(fā)出液位高度檢測信號，驅(qū)動機械測量機構(gòu)2中的步進(jìn)電機釋放測量探頭4 ;安裝在控制柜內(nèi)，根據(jù)控制功能的不同?？刂葡到y(tǒng)可以是由具有數(shù)字采集和處理功能的單片機，SOPC或ARM為核心的控制芯片及有關(guān)控制器件和數(shù)顯器件組成。機械測量機構(gòu)2，使步進(jìn)電機釋放測量探頭4 ;機械測量機構(gòu)2由步進(jìn)電機及其驅(qū)動器，齒輪減速機構(gòu)，繞線裝置，鋼絲繩定位導(dǎo)向系統(tǒng)和保護(hù)裝置組成。顯示面板3，用于將控制器計算的實際液位高度顯示出來；由數(shù)碼管及其驅(qū)動電路組成。本發(fā)明的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，利用控制系統(tǒng)I的電路可根據(jù)需要定時或不定時發(fā)出液位高度檢測信號，驅(qū)動機械測量機構(gòu)2中的步進(jìn)電機釋放測量探頭4，測量探頭4通過液位測量孔接觸到實際液面后產(chǎn)生中斷信號，停止下放；通過行程開關(guān)10動作發(fā)出復(fù)位信號，單片機程序計算脈沖個數(shù)，計算并校正測量鋼絲繩的長度，通過校正后計算出繞線輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)與線長之間的變化關(guān)系，得到實際釋放的線長，復(fù)位開關(guān)安裝位置到反應(yīng)爐底部的高度HL確定后，減去繞線釋放的長度HT，即可得到液位的實際高度
H,即H = HL-HT,并通過數(shù)顯系統(tǒng)顯示在顯示面板3上。本發(fā)明實施例提供的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，通過行程開關(guān)測量出探頭的行程，傳至控制系統(tǒng)，經(jīng)過計算得出也為的實際高度，測量數(shù)據(jù)精確，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以克服高溫和浮渣的影響，測量機械裝置和測量控制系統(tǒng)可以分開布置，不會受高溫的影響可以實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的實時顯示，也可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸測量數(shù)據(jù)至上位機進(jìn)一步進(jìn)行處理，發(fā)明稍加改進(jìn)就可以應(yīng)用于同類型的復(fù)雜工況高溫熔融液位高度的測量，有著很好的應(yīng)用價值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，其特征在于，所述裝置包括控制系統(tǒng)、機械測量機構(gòu)、顯示面板； 所述控制系統(tǒng)連接所述機械測量機構(gòu)，并對其實施控制、數(shù)據(jù)處理、計算、存儲、獲取測量結(jié)果等，所述控制系統(tǒng)同時連接所述顯示面板。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)由硬件子系統(tǒng)與軟件子系統(tǒng)組成。硬件子系統(tǒng)構(gòu)建控制系統(tǒng)的硬件電路，主要由具有數(shù)字采集和處理功能的單片機、SOPC或ARM核心控制芯片及外圍控制電路、通信接口電路、設(shè)備啟停按鈕及控制電路、行程控制開關(guān)、抗干擾電路、步進(jìn)電機控制電路、結(jié)果顯示器件等組成；軟件子系統(tǒng)主要由設(shè)備初始化程序、控制步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)程序，計算、顯示等程序組成，主要完成液位高度測量，并控制系統(tǒng)顯示出測量結(jié)果。
3.如權(quán)利要求1所述的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，其特征在于，所述機械測量機構(gòu)還包括步進(jìn)電機、測量探頭、繞線輪、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、水平方向?qū)蜉喼Ъ堋⒍ㄎ粚?dǎo)向輪支架、鋼絲繩、行程開關(guān)； 所述步進(jìn)電機固定在承裝所述熔融液上方的支架上，所述繞線輪固定在步進(jìn)電機軸上，所述水平方向?qū)蜉喼Ъ茉O(shè)置在所述繞線輪的右側(cè)，所述垂直方向?qū)蜉喼Ъ茉O(shè)置在所述水平方向?qū)蜉喼Ъ艿纳戏剑龆ㄎ粚?dǎo)向輪支架設(shè)置在所述水平方向?qū)蜉喼Ъ艿挠覀?cè)，所述繞線輪連接所述水平方向?qū)蜉喼Ъ堋⒋怪狈较驅(qū)蜉喼Ъ?、定位?dǎo)向輪支架、行程開關(guān)和測量探頭，所述行程開關(guān)設(shè)置在所述定位導(dǎo)向輪支架的下方。
4.如權(quán)利要求3所述的接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，其特征在于，所述步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動帶動與其同軸的繞線輪轉(zhuǎn)動，繞線輪通過鋼絲繩連接所平方向?qū)蜉喼Ъ?、垂直方向?qū)蜉喼Ъ?、定位?dǎo)向輪支架、行程開關(guān)和測量探頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種接觸式高溫金屬熔融液位高度測量裝置，設(shè)置控制系統(tǒng)和機械測量結(jié)構(gòu)及顯示面板，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，由機械測量機構(gòu)帶動測量探頭進(jìn)行測量，當(dāng)探頭碰觸熔融液面時，控制系統(tǒng)立即返回一指令通知其中的中央處理器進(jìn)行液位計算，經(jīng)計算得出液位的高度，在顯示面板上顯示出測量結(jié)果，同時將結(jié)果送上位機。該測量裝置簡單實用，操作方便，成本低廉，較好的解決了高溫金屬熔融液位高度測量的問題，保證了測量工作的準(zhǔn)確性，提高了工作效率，提供了一種高性能的接觸式高溫熔融液位高度測量技術(shù)，對高溫熔融金屬液位高度測量有著深遠(yuǎn)的意義。
文檔編號G01F23/04GK103017859SQ20121054357
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者龔仁喜, 黃陽, 龔舒, 孟小碧, 李畸勇, 江波, 秦國棟 申請人:廣西大學(xué)