高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統的製作方法
2023-05-19 02:50:11
高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，包括安裝於高爐爐牆內的熱輻射傳播介質，及光電轉換模塊、無線發射模塊、無線接收模塊和上位機，爐牆內熱輻射傳播介質與光電轉換模塊連接，光電轉換模塊與無線發射模塊連接，無線發射模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊與上位機連接。本實用新型通過在高爐爐牆的爐身、爐腹部位安裝熱輻射爐溫在線檢測傳感器，檢測高爐溫度所對應熱輻射能量的比值，實現非接觸式高爐爐溫實時在線檢測。
【專利說明】高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，屬高爐爐溫檢測【技術領域】。
【背景技術】
[0002]由於高爐生產過程複雜，一般都是通過鐵水的矽含量來間接獲得對爐溫的評價，但由於鐵水矽含量的測量需要在出鐵後才能進行，在時間上滯後大，不能反映當前爐溫的變化，對爐溫的控制調節意義不大。
[0003]目前對高爐爐溫進行預報的方法很多，包括:回歸模型、時間序列模型、神經網絡模型和專家系統模型等，這些方法只是實現了對於高爐爐頂、爐缸等部位溫度的預報，不能實現爐溫的在線檢測。另外水溫差法和十字測溫法研究的文獻也比較多，也都是通過間接測量實現高爐爐喉、爐缸爐溫的預報，缺乏實時性。
[0004]爐身主要起著爐料的預熱、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時在線檢測，對於提高高爐的生產效率，確保高爐的爐況穩定順行，是十分重要且必要的。
[0005]目前國內外對於高爐爐身、爐腹溫度的在線檢測，還沒有見到相關的研究文獻，因此本實用新型是非常有研究意義和現實推廣前景的。
實用新型內容
[0006]本實用新型需要解決的技術問題就在於克服現有技術的缺陷，提供一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，它通過在高爐爐牆的爐身、爐腹部位安裝熱輻射爐溫在線檢測傳感器，檢測高爐溫度所對應熱輻射能量的比值，實現非接觸式高爐爐溫實時在線檢測。
[0007]為解決上述問題，本實用新型採用如下技術方案:
[0008]本實用新型提供了一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，所述在線檢測傳感系統包括安裝於高爐爐牆內的熱輻射傳播介質，及光電轉換模塊、無線發射模塊、無線接收模塊和上位機，爐牆內熱輻射傳播介質與光電轉換模塊連接，光電轉換模塊與無線發射模塊連接，無線發射模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊與上位機連接。
[0009]進一步:光電轉換模塊包括:透鏡組、低帶寬濾色片組、CXD攝像機、圖像採集卡、信號處理電路、單片機、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攝像機連接，CCD攝像機與圖像採集卡連接，圖像採集卡與信號處理電路連接，單片機與信號處理電路和顯示器連接。
[0010]進一步:爐牆內熱輻射傳播介質為對紅外輻射透過率高的材料。
[0011]進一步:在爐牆內熱輻射傳播介質表面鍍膜，在鍍膜外面包裹一層絕熱材料，進一步:以防止輻射源沿徑向的能量傳播。
[0012]本實用新型的工作原理為:光電轉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，通過定時旋轉切換得到兩束不同波長的光。輻射能量傳播介質嵌於高爐爐身、爐腹部位的爐牆中，爐內溫度對應的部分輻射能量通過輻射能量傳播介質後，由於爐牆內熱輻射傳播介質對紅外輻射具有高透過率，大部分的輻射能量能夠通過其到達光電轉換模塊，光電轉換模塊將接收到的輻射能按照兩束特定波長的光進行光電轉換，並自動求取代表兩束光能量的電信號的比值。由於求取的是兩束特定波長的光輻射能量的比值，因此在光傳輸的過程中，由於散射、熱傳導和吸收所損失掉的輻射能，不會對爐溫的測量結果產生影響，可以確保測溫的準確性。
[0013]光電轉換模塊將代表溫度的比值信號傳送給無線發射模塊，無線發射模塊將比值信號通過無線的方式傳輸給無線接收模塊，無線接收模塊將該信號傳送給上位機，在上位機上，對比值信號進行運算處理，最終得到相對應的爐身、爐腹部位的爐溫，實現高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測。
[0014]光電轉換模塊中，透鏡組接收到輻射源的熱輻射後，經匯聚進入低帶寬濾色片組，得到不同波長的兩束光。為提高測溫的精確度，儘可能減小濾色片的帶寬。關於兩束光波長的選擇，波長間隔越大，測溫越準確，但是長波亮度高，短波亮度低，為使兩波長同時工作在線性區，Λ λ不能過大。考慮到靈敏度和C⑶的光譜響應，選擇Λ λ=0.13 μ m,A1=0.83 μ m，λ2=0.96μπι。通過CXD攝像機、圖像採集卡、信號處理電路進行處理後，單片機接收信號，得到與輻射源溫度成正比的比值係數，同時通過顯示器進行顯示。
[0015]因而，本實用新型的有益效果是，通過在高爐上安裝熱輻射能量比值式測溫傳感器，進行非接觸式測溫，在高爐測溫的【技術領域】，解決爐身、爐腹部位難以進行爐內溫度的實時在線測量的難題，提高高爐的生產效率，確保高爐的爐況穩定順行和優質高產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0017]圖1是本實用新型涉及的一種高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測傳感器結構組成框圖；
[0018]圖2是本實用新型光電轉換部分的結構組成框圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實用新型提供了一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，所述在線檢測傳感系統包括安裝於高爐爐牆內的熱輻射傳播介質1，及光電轉換模塊2、無線發射模塊3、無線接收模塊4和上位機5，爐牆內熱輻射傳播介質與光電轉換模塊連接，光電轉換模塊與無線發射模塊連接，無線發射模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊與上位機連接。
[0020]如圖2所示，光電轉換模塊包括:透鏡組6、低帶寬濾色片組7、CXD攝像機8、圖像採集卡9、信號處理電路10、單片機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攝像機連接，CCD攝像機與圖像採集卡連接，圖像採集卡與信號處理電路連接，單片機與信號處理電路和顯示器連接。
[0021]所述爐內輻射能量傳播介質為對紅外輻射透過率高的材料。
[0022]所述在熱輻射傳播介質表面鍍膜，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。
[0023]所述光電轉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，通過定時旋轉切換得到兩束不同波長的光。
[0024]輻射能量傳播介質I嵌於高爐爐身、爐腹部位的爐牆中，爐內溫度對應的部分輻射能量通過輻射能量傳播介質I後，由於輻射能量傳播介質I對紅外輻射具有高透過率，大部分的輻射能量能夠通過其到達光電轉換模塊2，光電轉換模塊2將接收到的輻射能按照兩束特定波長的光進行光電轉換，並自動求取代表兩束光能量的電信號的比值。由於求取的是兩束特定波長的光輻射能量的比值，因此在光傳輸的過程中，由於散射、熱傳導和吸收所損失掉的輻射能，不會對爐溫的測量結果產生影響，可以確保測溫的準確性。
[0025]光電轉換模塊2將代表溫度的比值信號傳送給無線發射模塊3，無線發射模塊3將比值信號通過無線的方式傳輸給無線接收模塊4，無線接收模塊4將該信號傳送給上位機3，在上位機3上，對比值信號進行運算處理，最終得到相對應的爐身、爐腹部位的爐溫，實現高爐爐身、爐腹的爐溫在線檢測。
[0026]光電轉換模塊2中，透鏡組6接收到輻射源的熱輻射後，經匯聚進入低帶寬濾色片組7，得到不同波長的兩束光。為提高測溫的精確度，儘可能減小濾色片的帶寬。關於兩束光波長的選擇，波長間隔越大，測溫越準確，但是長波亮度高，短波亮度低，為使兩波長同時工作在線性區，Λ λ不能過大。考慮到靈敏度和C⑶的光譜響應，選擇Λ λ=0.13 μ m,λρΟ.δβμπι，λ2=0.96μπι0通過CXD攝像機8、圖像採集卡9、信號處理電路10進行處理後，單片機接收信號，得到與輻射源溫度成正比的比值係數，同時通過顯示器12進行顯示。
[0027]最後應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，其特徵在於:所述在線檢測傳感系統包括安裝於高爐爐牆內的熱輻射傳播介質，及光電轉換模塊、無線發射模塊、無線接收模塊和上位機，爐牆內熱輻射傳播介質與光電轉換模塊連接，光電轉換模塊與無線發射模塊連接，無線發射模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊與上位機連接。
2.如權利要求1所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，其特徵在於:光電轉換模塊包括:透鏡組、低帶寬濾色片組、CCD攝像機、圖像採集卡、信號處理電路、單片機、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攝像機連接，CCD攝像機與圖像採集卡連接，圖像採集卡與信號處理電路連接，單片機與信號處理電路和顯示器連接。
3.如權利要求2所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，其特徵在於:爐牆內熱輻射傳播介質為對紅外輻射透過率高的材料。
4.如權利要求3所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，其特徵在於:在爐牆內熱輻射傳播介質表面鍍膜，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.如權利要求4所述的高爐爐身、爐腹的溫度在線檢測傳感系統，其特徵在於:光電轉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，通過定時旋轉切換得到兩束不同波長的光。
【文檔編號】C21B7/24GK203807499SQ201420238337
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】董大明, 孫採鷹, 潘剛 申請人:內蒙古科技大學