CN107003293B - 测量和采样枪、方法以及用于放入测量和采样枪的存放设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量冶金特性参量和用于抽取液态熔体的试样的测量和采样枪（2，20），其中测量和采样枪（2，20）包括接触件（3，30）和可松开地在接触件（3，30）处可固定的浸入式探头(1，10)，其中浸入式探头(1，10)是能浸入的并且具有至少一个用于输出表征该熔体的传感器信号的传感器，并且其中具有电子单元（6，60）的壳体被安置在测量和采样枪（2，20）处、尤其安置在测量和采样枪（2，20）的背离传感器的侧，其中传感器经由接触件（3，30）通过电连接与壳体连接，使得传感器信号经由电连接被引导至电子单元(6，60)，并且其中电子单元(6，60)包括至少一个用于模拟地预处理传感器信号的模拟处理单元，并且其中电子单元(6，60)包括用于记录浸入过程的加速度传感器（9）。此外本发明涉及方法以及用于放入测量和采样枪的存放设备。

Description

测量和采样枪、方法以及用于放入测量和采样枪的存放设备

技术领域

本发明涉及一种测量和采样枪和一种方法，其用于测量冶金特性参量和用于抽取液态熔体的试样，其中测量和采样枪包括接触件和可松开的、在该接触件处可固定的浸入式探头（Tauchsonde），其中该浸入式探头是可浸入的并且具有至少一个用于输出表征该熔体的传感器信号的传感器。

背景技术

在产生和处理液态金属熔体（Flüssigmetallschmelzen）时，诸如在BOF、AOD、LTS、RH和CC的情况下必须提取化学试样并且确定物理参数、诸如温度。所测量的值对于进一步的加工是极其重要的，因为进一步的加工步骤以及钢的质量是与此相关的。

为了在产生液态金属熔体时（诸如在炼钢车间中）监控生产过程，有规律地执行测量，例如对液态熔体的氧和碳含量或温度的测量。所述测量对于每种熔体至少执行一次。测量的结果直接馈入（einfließen）到冶金过程的控制单元中。此外，这些结果以质量记录的方式被记录下来。

在此，测量例如如下地进行：具有集成传感装置的浸入式探头借助接触件被插在枪上，该接触件是用于以机械方式且电方式耦合的接口。传感器的线路经由插接接触部通过机械手（Manipulator）被引导直至测量或分析设备。

机械手要么自动地把浸入式探头移动到液态金属熔体中，其中对所述液态金属熔体执行测量，要么具有浸入式探头的枪由操作者手动地引入到液态金属熔体中。电缆将来自浸入式探头的信号经由接触件和枪引导到评估设备。

利用电缆连接的枪进行的测量带来以下问题：由于残渣或钢飞溅物、废料部分等等，电缆也遭受高应力并且经常被损坏。视损坏的程度而定，电缆是立即有缺陷的，或者（危险得多地）执行误测量。然而使用的补偿线路却是非常成本密集的。

炼钢车间通常利用两个或三个变换器来实施，这些变换器分配被装备枪。测量系统的故障通常是由有缺陷的电缆引起的，也即直到接上替代电缆，必须使用其他变换器的枪。电缆的多次更换需要几分钟并且受电缆的刚性妨碍。测量质量根据所聘用的操作人员变化。测量的精度例如取决于探头到液态金属熔体中的浸入深度和浸入速度。过慢的浸入导致探头的提早烧坏并且导致错误测量。如果探头浸入得不足够深，则测量的是残渣的温度，而不是液态金属熔体的温度。由于液态金属熔体与水相比更高的浮力（Auftrieb），该浸入是更耗力的。因此对于该测量的执行需要一定的经验。通过在评估设备处对值进行处理，信号必须连续地被发送，因为枪的电子装置并不能判定测量在何时已经开始。这导致枪的相对短的运行持续时间，因为必须经常对蓄电池再充电。对于测量是否成功的评价在控制台（Leitstand）中的评估设备处进行。由此产生以下问题，也即如何告知（例如在变换器处的）操作者：测量是否成功。

从US 2012/278003 A1、EP 1 614 758 A2、EP 1 617 194 A1、WO 03/060432 A1和EP 1 813 919 A1中已知用于测量冶金特性参量的测量和采样枪的不同的扩展方案。从EP1 614 758 A2中已知的测量和采样枪此外也还能够实现对液态熔体的试样的抽取。

发明内容

因此，本发明的第一任务是说明用于测量冶金特性参量和用于抽取液态熔体的试样的测量和采样枪，该测量和采样枪解决上面提到的问题。另一个、第二任务是说明方法，该方法尤其能够利用根据本发明的测量和采样枪执行。

因此，通过说明用于测量冶金特性参量和用于抽取液态熔体的试样的测量和采样枪来解决第一任务，所述测量和采样枪具有壳体，所述壳体具有电子单元，其中测量和采样枪包括接触件和可松开地在接触件处可固定的浸入式探头。在此，该浸入式探头是可浸入的并且具有至少一个用于输出表征该熔体的传感器信号的传感器。在该测量和采样枪处、尤其在测量和采样枪的背离传感器的侧安置具有电子单元的壳体，其中传感器经由接触件通过电连接与壳体连接，使得传感器信号能够经由电连接被引导至该电子单元，并且其中电子单元包括至少一个用于模拟地预处理该传感器信号的模拟处理单元并且其中电子单元包括用于记录浸入过程的加速度传感器，并且电子单元被设立用于经由所述加速度传感器记录所述浸入过程。

通过说明用于利用测量和采样枪来测量冶金特性参量和抽取液态熔体的试样的方法解决涉及该方法的任务，所述测量和采样枪具有安装在该测量和采样枪处的壳体，该壳体具有电子单元，在该电子单元中布置模拟处理单元，并且该测量和采样枪具有接触件和可松开地在该接触件处可固定的浸入式探头，该浸入式探头具有至少一个用于输出表征该熔体的传感器信号的传感器，该传感器经由接触件（3，30）通过电连接与壳体连接，使得该传感器信号能够经由该电连接被引导至电子单元（6，60），其中该浸入式探头至少部分地被浸入到该液态熔体中，其中该传感器输出表征该熔体的信号，并且其中通过在电子单元中布置的模拟处理单元至少模拟地对该传感器信号预处理。该浸入过程通过在电子单元中的加速度传感器被记录。

在电子单元中，从传感器经由接触件引入电连接，该电连接通常被实施为电缆，并且其中随后并行地为了更好的理解也如此称呼该电连接。在电子单元中能够执行模拟预处理、尤其是放大和滤波。以有利的方式，该处理单元包括用于将传感器信号数字化的A/D转换器和用于从经数字化的信号中确定至少一个事先确定的参数的分析单元。该分析单元处理经数字化的信号并且计算物理参数、诸如温度、氧含量和碳含量。附加地，该分析单元能够在测定参数时考虑其他传感器。因此理想地得出评估设备的省去，因为所有计算已经在电子单元中发生。因为电子单元在现场（vor Ort）在该枪处执行所有运算，所以传输误差不导致测量中断和从而测量的总损失。测量数据可以以有利的方式被存储直至在数据成功传输到自动化系统之后。此外，该电子单元包括用于记录浸入过程的加速度传感器。在一种优选的实施方案中，电子单元于是由所记录的浸入过程创建浸入过程的路径分布图。根据所述路径分布图，能够把浸入过程分类为有效的或无效的，也即经由加速度传感器记录浸入过程。分析单元从所记录的浸入过程中测定浸入式探头的浸入过程的路径分布图。分析单元根据这样的路径分布图测定出：该浸入过程是否正确地被执行了。如果该测量过程例如是有效的，那么分析单元针对例如液态金属熔体的温度和/或氧含量和/或碳含量计算测量值。如果计算出测量电压值，则所述测量电压值共同经由接口被发送给自动化系统。如果测量过程与该测量过程是有效的还是无效的无关地结束，那么以声学、光学方式或经由震动通知操作人员：该操作人员必须把该枪从该熔体抽出，以便防护该枪免受损坏。因此通过评估路径分布图，可以通过估计测量质量来测定对不精确地实施的测量过程的探测。此外因此可能的是检测浸入深度。

在从属权利要求中列出其他有利的措施，这些措施能够任意地相互组合，以便获得其他优点。

在一种优选的扩展方案中，在壳体处设置具有天线的发送单元，用于至少将通过模拟处理单元模拟地预处理的传感器信号发送给自动化系统，也即每个测量过程经由发送单元利用天线被发送给自动化系统。数据的传输能够例如经由WirelessHART或者工业WLAN或者适当的RFID系统进行。也可以设想利用每种另外的适当的传输技术、诸如蓝牙的实施方案。数据在自动化系统中被进一步处理并且例如被输送给另外的自动化系统和/或过程模型和/或被显示给操作者。由此，如果枪以无电缆的方式被实施，则不出现由于损坏的电缆连接而引起的故障。

优选地，电子单元包括存储器、尤其环形存储器（Ringspeicher）。在本发明的一种优选的实施方案中，分析单元和浸入式探头的传感器的所记录的数据被保存（verpeichern）在存储器中，该存储器例如可以被实施为环形存储器。视数据传输的实施方案而定地，所记录的数据在测量过程的传输结束后经由相同的媒介被发送（例如WLAN）。如果测量过程例如经由WirelessHART被发送，那么测量数据能够事后经由单独的WLAN接口被发送。完全一样地能够想像，测量数据并不主动地被发送，而是被动地由IT系统从存储器调用。在被动地调用的情况下，枪作为服务器起作用而并非作为客户端起作用。

优选地，在测量和采样枪上和/或在壳体处是状态指示器，所述状态指示器优选地是可视的，也即测量和采样枪所处于的状态能够通过颜色代码被显示。这里，可视的状态指示器被安置在枪上和/或电子单元上。所述状态指示器例如能够被实施为多色LED（Multi-Color LED）。视测量的状况（Status）（例如测量运行或测量结束）而定地，LED能够以不同颜色发光。

在一种特别优选的实施例中，在移除浸入式探头之后在事先确定的时间段之后，该电子单元能够被置于省电模式。在通过电子单元确定出使用测量和采样枪的情况下，能够取消省电模式，也即该电子装置例如在移除浸入式探头之后在定义的时间段（例如1分钟）之后进入到省电模式中，在该省电模式中传感器或天线被关断或者被置于低功率模式。如果加速度传感器在定义的时间段上几乎未探测到移动或者没有探测到移动，则也能够激活该省电模式。电子装置在省电模式中不时地例如通过在接触件处进行电阻测量来检验：浸入式探头是否已被插塞上（anstecken），或者询问加速度数据。如果确定出该枪再次被使用，则所有构件从省电模式被唤醒并且网络连接被建立。

优选地，或者用于明确地无线地标识该测量和采样枪的辅助装置被施加到测量和采样枪上，和/或者能够通过该测量和采样枪自身进行定位。因此使得能够将枪自动分配给测量位置。因此，要么在该枪上安置能够无线地被读出的明确的标识（例如条形码、QR代码、RFID标签），要么该枪能够自身进行定位。

优选地，该电子单元作为第一电路包括用于将传感器信号进行数字化的转换器和分析单元以及包括用于执行测量和采样枪的自诊断的附加电路，由此附加电路通过开关能够被接通到第一电路中和从第一电路断开，并且在附加电路中设置电压发生器、尤其数字模拟转换装置。

通常由操作者或甚至机械手把枪浸到液态金属熔体中。在所述浸入过程时，浸入式探头被毁坏（烧坏）。如果该枪在结束测量过程之后未足够快速地从液态金属熔体中被抽出，那么接触件的接触部可能被严重污染或者甚至被毁坏。如果该设备未以规律的时间间隔鉴于正确的功能被检验，则枪提供错误的测量结果。如果存在偏差，那么必须清洁系统或者替换接触件。对该电子装置的重新校准是不可能的。然而这些绝对必要的功能检验经常不被执行或者仅不可靠地被执行。由此不可避免地得出未被识别的错误测量。以有利的方式，现在，分析电子装置完全地被集成到测量和采样枪中。借助于所述分析电子装置，测量和采样枪能够自身诊断并且也校准。在电子装置的电子单元中优选地添加数字/模拟转换装置（D/A转换装置）。所述数字/模拟转换装置是高度准确的电压发生器，利用该电压发生器能够仿真在浸入式探头中包含的传感器，所述传感器提供电压。

优选地设置短路适配器，浸入式探头能够被插入在该短路适配器中。在接通附加电路的情况下，该分析单元把至少一个预先给定的电压额定值输送给该电压发生器，该电压额定值通过电压发生器生成到附加电路中，并且其中电压额定值能够通过电连接经由接触件被引导给短路适配器，并且接着能够经由电连接作为测量电压值被引导回给转换器并在那里能够被数字化。接着，能够将经数字化的测量电压值输送给分析单元。

在所述模式中，电压发生器被输入耦合到该测量电路中。由此附加地把高精度的电压源被接到该测量电路中。在所述运行方式/所述运行模式中，该开关处于Y位置。

该电压发生器在此能够优选地被实施为数字/模拟转换装置。分析单元把用于测试电压的电压额定值预先给定给数字/模拟转换装置。利用所述电压发生器仿真浸入式探头的传感器电压。所述传感器电压之后通过开关的Y位置串行地（in Serie）作为电压被输入耦合到测量电路中。经由电连接把电压额定值转交给接触件，在此处所述电压额定值能够经由短路适配器直接地作为测量电压值再次被引导回给枪的A/D转换器并且因此能够被测量。A/D转换器现在测量电压，该电压是由D/A转换装置产生的。如果在测量电路中任何地方以提高的接触电阻的形式或者由于线路断裂而出现电压损耗，则这能够通过A/D转换器识别。因此，测量电路中的误差能够由分析单元识别并且对其作出反应。

优选地，转换器是用于把传感器信号进行数字化的A/D转换器，其中A/D转换器在附加电路断开的情况下把经数字化的传感器信号传导给分析单元，用于从经数字化的信号中确定至少一个事先确定的参数。在所述运行模式中，浸入式探头被插到枪上。电子装置检测传感器值，把所述传感器值转交给分析单元，其中该分析单元整理所述传感器值并且提供给管理系统。在所述运行方式中，枪继续如上面描述的枪那样运作。开关处于X位置，由此由浸入式探头生成的传感器电压信号经由接触件和电连接直接被传导给测量电子装置的模拟/数字转换器。该模拟/数字转换器把例如位于浸入式探头中的热电偶的电压信号转变成数字测量值并且将所述数字测量值转交给分析单元。

优选地设置多个不同的电压额定值，所述电压额定值可以在附加电路接通的情况下通过分析单元被输送给电压发生器。这是有利的，因为浸入式探头具有多个浸入式探头传感器，所述浸入式探头传感器可以通过多个不同的电压额定值来诊断。因此对于在浸入式探头中装入的每个单独传感器顺序地测试多个不同电压是有利的，其中利用所述传感器一个接一个地（hintereinander）检验该测量电路。

优选地，通过分析单元，附加电路能够通过开关自动化地被接通到第一电路中和从第一电路断开（in den ersten Schaltkreis zu-und wegschaltbar），也即分析单元自动把开关带入所必要的X位置或Y位置。在该情况下，枪的诊断能够完全自动化地进行。在具有机械手的枪的情况下，能够由上级管理系统（在足够长的过程间歇中）启动该自诊断。机械手把短路适配器插到枪上，紧接着执行自诊断。如果所述自诊断已结束，则自动地再次由该机械手取下该短路适配器。

因为分析单元准确地知道，哪些电压由该数字/模拟转换装置产生并且之后应该在模拟/数字转换装置处再次被测量，所以同样地能够实现系统的校准。在该情况下，额定值电压与测量电压值的所测量的偏差在分析单元中被补偿。所述校准能够优选地根据由分析单元经由数字/模拟转换装置馈入到附加电路中的额定电压值和在第一电路中测量的测量电压值的比较来进行。在校准时，确定测量和采样枪的偏差，该偏差在该情况下被称作“标准（Normal）”。接着，所测定的偏差在该测量和采样枪的随后使用中被考虑用于对测量电压值进行校正。因此例如通过净化可以取消枪的不必要的故障。

该测量和采样枪能够与用于放入如上述的测量和采样枪的存放设备改进成成组合部件，其中该电子单元包括至少一个磁性开关并且该存放设备包括至少一个磁体，通过该磁体在放入测量和采样枪（2，20）的情况下能够激活该磁性开关。此外优选地设置短路适配器，浸入式探头能够被插入到该短路适配器中，也即该枪在电子壳体中被装备磁性开关。配合件、即磁体位于该存放设备中，在此处也装入短路适配器。如果整个枪被放入到所述存放设备中，则这经由该磁性开关来识别。由此能够自动化地启动诊断周期。

优选地规定，在放入该测量和采样枪的情况下在激活该磁性开关之后自动化地执行测量和采样枪的自诊断。也即，分析单元自主地把该开关带入到Y位置中，使得该自诊断能够启动。

附图说明

从随后的描述中参照附图得出本发明的其他特征、特性和优点。其中：

图1示意性地示出按照现有技术的用于测量冶金特性参量并且抽取液态熔体的试样的测量和采样枪；

图2示意性地示出根据本发明的测量和采样枪的第一示例；

图3非常示意性地示出根据本发明的方法；

图4示意性地示出由温度和枪位置组成的示例性路径分布图；

图5示意性地示出具有接通的电路的根据本发明的测量和采样枪的第二示例；

图6示意性地示出具有断开的电路的根据本发明的测量和采样枪的第二示例，

图7示意性地示出用于测量和采样枪的存放设备；

图8示意性地示出测量和采样枪的自校准。

具体实施方式

尽管已经通过优选的实施例在细节上更详细地图解和描述了本发明，但是本发明并不受所公开的示例限制。由本领域技术人员能够导出其变型，而不离开如通过随后的专利权利要求所限定的本发明保护范围。

在产生和处理液态金属熔体时、诸如在BOF、AOD、L TS、RH和CC的情况下必须提取化学试样并且确定物理参数、诸如温度。所测量的值对于进一步加工是极其重要的，因为进一步的加工步骤以及钢的质量都是与此相关的。温度是用于连铸设施的过程模型的主要输入因子。

图1示出按照现有技术的用于测量冶金特性参量并且抽取液态熔体的试样的测量和采样枪200。采样和温度的确定通常利用浸入式探头100执行，所述浸入式探头也能够被实施为一次性浸入式探头（Einwegtauchsonde）。具有集成传感器元件的浸入式探头100被插到枪200上。枪200利用接触件300与浸入式探头100连接。电缆400将来自浸入式探头100的信号经由接触件300和枪200引导至评估设备500。在枪200与评估设备500之间也能够安装测量放大器和其他构件。

在市场上能够获得枪系统，这些枪系统允许将测量电压值从枪无线地传输到评估设备。所述枪系统被实施，使得模拟的测量电压值连续地被传输到评估设备。对所传输的测量电压值的处理在此在评估设备中进行。如果在把数据从枪连续地传输到评估设备时发生数据丢失，则温度的计算是不可能的并且测量系统抛弃该过程。然后必须插上新的测量探头并且必须执行新的测量。

目前不是通过技术措施、而是必要时通过训练和通常确保质量的措施、诸如四眼原理（Vier-Augen-Prinzip）来解决由枪的操作者进行的不精确测量的问题。

这里现在利用本发明创造补救方法。图2示出根据本发明的测量和采样枪2的第一示例。这里也在枪2上插上具有集成传感器元件的浸入式探头1。枪2经由接触件3与浸入式探头1连接。在枪2中固定电子单元6。电缆4从接触件3被引导到电子单元6中。该电缆4经由接触件3把来自浸入式探头1的信号引导至电子单元6。在电子单元6中能够执行模拟预处理、诸如放大、滤波。

图3非常示意性地示出根据本发明的方法。

信号在电子单元6（图2）中由A/D转换器8数字化。分析单元7处理该经数字化的信号并且计算物理参数、诸如温度、氧含量和碳含量。附加地，分析单元7能够在测定参数时考虑其他传感器。每个测量过程经由发送单元11利用天线17被发送给自动化系统12。数据的传输例如能够经由WirelessHART或者工业WLAN进行。也能够设想利用每种另外适当的传输技术、诸如蓝牙的实施方案。在自动化系统12中，数据进一步被处理并且例如被输送给另外的自动化系统和/或过程模型和/或被显示给操作者。在本发明的一种优选的实施方案中，分析单元和浸入式探头的传感器的所记录的数据被存储在存储器13中，该存储器例如可以被实施为环形存储器（Ringspeicher）。视数据传输的实施而定地，所记录的数据在测量过程的传输结束后经由相同的媒介（例如WLAN）被发送。如果测量过程例如经由WirelessHART被发送，那么测量数据能够事后经由单独的WLAN接口被发送。完全一样地能够想像，测量数据并不主动地被发送，而是由IT系统从该存储器13被动地调用。在被动地调用的情况下，枪2（图2）作为服务器起作用而并非作为客户端起作用。在枪2（图2）和/或电子单元6（图2）上也能够安置可视状态指示器14。状态指示器14能够例如被实施为多色LED（Multi-ColorLED）。视该测量的状况（Status）而定地，LED能够以不同颜色发光，正如随后示例性地根据该测量/颜色的状态而表明的：

• 试样被插上并且准备好用于测量/绿色持续光，

• 测量运行（识别出残渣）/黄色闪烁，

• 测量运行（识别出钢）/黄色持续光，

• 测量结束并且拔出枪2（图2）/红色持续光，

• 测量无效并且拔出枪2（图2）/ 红色闪烁。

为了使得能够自动地将不同的枪2（图2）分配给测量位置，优选地要么在该枪2（图2）上安置明确的标识（未示出），要么使该枪2（图2）自身能够进行定位，所述标识例如是能够被无线地读出的条形码、QR代码、RFID标签。因此例如能够在变换器或其他成套设备（Aggregat）的近区内安置RFID天线，该RFID天线识别安置在枪2（图2）上的RFID标签。枪2（图2）到成套设备的分配于是在自动化系统12中进行。完全一样地也能想像，例如在具有三个变换器的炼钢车间的情况下分别在变换器之前安置工业WLAN接入点（WLAN-AccessPoint）。

传输有效范围足够，以便在变换器前的每个位置处能够接收所有三个接入点的信号。经由在枪2（图2）处对相应的接入点的接收强度进行确定，电子装置能够测定，哪个接入点是最近的并且因此也测定，该电子装置位于哪个变换器之前。在使用其他的传输方法、例如WirelessHART的情况下，同样地能够测定，该信号采用网状（Mesh）网络中的哪个路径，并且由此测定粗略的位置。

电子单元6（图2）利用加速度传感器9来实施。经由加速度传感器9记录浸入过程。分析单元7从所记录的浸入过程中测定浸入式探头1（图2）的浸入过程的路径分布图（Wegprofil）。图4示出由关于时间t所绘制的温度T和枪位置P组成的示例性路径分布图，其中T₀指的是环境温度。时间t在此被划分成5个区段（区段A1-A5），这些区段表示是否已正确地执行了测量的检验过程：

区段A1：在浸入到残渣中之前，枪2（图2）的均匀的向下移动能够被测量，而温度T对应于环境温度T₀，也即保持大约相同。在这里也可能已经由于枪2（图2）接近于液态金属熔体的表面而出现轻微的温度波动。

区段A2：浸入式探头的所测量的温度在残渣中现在首次显著升高。在浸入式探头1（图2）碰到液态金属熔体时能够测量到枪2（图2）的速度的延迟，例如诸如由短的冲击（Ruck）引起。该移动与在残渣之外的移动相比稍微更慢些。

区段A3：在浸入式探头（图2）碰到处于残渣下面的金属熔体（钢）时，可以确定重新的短的冲击，该冲击由密度并且因此浮力的改变引起，其中所述浮力作用于枪2（图2）。金属熔体中的温度明显地高于残渣的温度，出于此原因温度现在急剧地升高到该液态金属熔体的温度。

区段A4：如果分析单元7（图2）确定出，浸入式探头1（图2）具有定义的时间段（例如3s和10s之间）和/或到金属熔体中的定义的浸入深度（例如60cm或1m）和/或与残渣相比能够识别到定义的温度跳跃（Temperatursprung）（例如50℃），那么测量过程被视为是有效的。否则，测量过程被标明为无效的。如果测量过程是有效的，那么分析单元7（图3）计算针对液态金属熔体的温度和/或氧含量和/或碳含量的测量值。如果测量电压值被计算，那么所述测量电压值共同地经由接口被发送给自动化系统12（图3）。

区段A5：如果测量过程结束（是否有效无所谓），那么以声学、光学方式或经由震动通知操作人员：该操作人员必须把枪2（图2）从熔体中抽出，以便防护所述枪免受损坏。

理想地，该电子装置在移除浸入式探头3（图2）之后在定义的时间段之后、例如在1分钟之后进入省电模式中，在所述省电模式中探头1、传感器（这里例如状态指示器14）或天线17（图2）被关断或者被置于低功率模式。如果加速度传感器在定义的时间段上几乎未探测到移动或者没有探测到移动，也能够激活该省电模式。

电子装置在省电模式（Stromsparmodus）中不时地例如通过在接触件3（图2）处进行电阻测量来检验：浸入式探头1（图2）是否已经插塞上（anstecken），或者询问加速度数据。如果确定出该枪2（图2）再次被使用，那么所有构件被从省电模式唤醒并且网络连接被建立。

通常，由操作者或甚至机械手把现有技术的枪200（图1）浸到液态金属熔体中。在所述浸入过程时，现有技术的浸入式探头100（图1）被毁坏（烧坏）。如果现有技术的枪200（图1）在结束测量过程之后不足够快速地从液态金属熔体中被抽出，那么接触件300的接触部可能被严重污染或者甚至被毁坏。如果不以规律的时间间隔鉴于正确的功能检验该设备，则枪提供错误的测量结果。现有技术的目前处于使用中的测量枪200通过插上特意为此设置的测量适配器而鉴于其正确的功能被检验。为此，测量适配器由手、也即由人员手动地代替浸入式探头100（图1）被插到接触件300（图1）上。接着，确定的可预先给定的温度由所述测量适配器仿真（simuliert）并且经由接触件300（图1）和电缆400（图1）被转交给评估设备500（图1）。如果所述温度在该评估设备500（图1）处被正确地再现，那么在该测量电路中不存在任何误差。如果存在偏差，则必须清洁系统或者替换接触件300（图1）。对电子装置的重新校准是不可能的。这些绝对必要的功能检验经常不被执行或者仅不可靠地被执行。由此不可避免地导致未识别的错误测量。

图5现在示出具有接通的电路21的根据本发明的测量和采样枪20的第二示例，通过该电路21现在分析电子装置完全地集成到测量枪20中。借助于所述分析电子装置，该测量枪20能够自身诊断并且也能够校准。

数字/模拟转换装置90通过接通的电路21被添加给电子单元60。所述数字/模拟转换装置90是高度精确的电压发生器，利用该电压发生器能够仿真在该浸入式探头10中所包含的传感器，所述传感器提供电压。测量和采样枪20现在具有两种运行模式，即自诊断模式和测量模式：在自诊断模式中，电压发生器被输入耦合到附加的电路21中。利用所述电压发生器仿真浸入式探头10的传感器电压。在所述运行方式中，开关19处于Y位置（Y-Stellung）。通过分析单元70能够自动地进行切换16。

虽然电压源在这里被实施为数字/模拟变换装置90，但是也可以考虑每种另外的适合的电压源。分析单元70给数字/模拟变换装置90预先给定针对测试电压的要产生的额定电压值18。所述额定电压值之后通过开关19的Y位置而作为电压串行地被输入耦合到测量电路中。额定电压值18经由电缆40被转交给接触件30，在此处所述额定电压值能够经由短路适配器（Kurzschlussadapter）29直接地再次被引导回给枪20的模拟/数字转换器80并且因此能够被测量。因此在测量电路中的误差能够由分析单元70识别并且对其作出反应。因此测量电压值在模拟/数字转换器80中被数字化并且所述经数字化的测量电压值120被发送给分析单元70。

因此，模拟/数字转换器80测量由数字/模拟转换装置90所产生的电压。如果在测量电路中任何地方以提高的接触电阻的形式或者由于线路断裂而出现电压损耗，则这能够通过模拟/数字转换器80识别。在此例如由于受污染的接触件引起的提高的接触电阻可以被预料。如果浸入式探头10过长时间地浸入在液态金属熔体中并且因此完全地被烧坏了，则也可能出现线路断裂或电缆断裂。在该情况下，应假定接触件30的完全毁坏，而也应假定电缆40的完全毁坏。如果电缆40由于持久的应力而破裂，则也可能出现电缆断裂。

有利地，不再存在任何由于受污染的或不好地校准的测量系统引起的错误测量，因为枪20（图5、6）在每次使用之后自动地执行自诊断并且测量枪20（图5、6）在小偏差的情况下自身校准。如果自校准不再是可能的，则操作人员自动地被告知：接触件30必须被更换或清洁。操作人员被减轻负担，因为该测量电路的诊断由枪20自身执行。此外在那里不存在由于损坏的接触件30引起的、太晚才被识别出的未意料到的故障。该诊断能够在每个过程间歇中自动地被执行。对于枪20（图5、6）的校准必要的电子组件此外已经集成在该测量枪20自身中；由此取消昂贵的、单独的测量适配器，其中操作者必须利用该测量适配器校准枪20（图5、6）。因为枪20（图5、6）在每个测量过程之后必须被存放在专门设置的位置内，所以枪20（图5、6）的容易受污染的接触部（Kontakte）总是被保护，其中例如短路适配器30集成在该位置中（图7）。

对于在浸入式探头10中装入的每个单独传感器可以发生多个不同电压的顺序测试，其中测量电路利用所述传感器一个接一个地被检验。

分析单元70也能够自动地把开关19带入必要的Y位置。

图6示出具有断开的电路的根据本发明的测量和采样枪20的第二示例。该测量和采样枪20现在具有测量模式：在所述模式中如惯常的那样把浸入式探头10插到枪20上。电子装置检测传感器值，把所述传感器值转交给分析单元70，该分析单元整理所述传感器值并且提供给管理系统。开关19处于X位置中，由此由浸入式探头10所生成的传感器电压信号经由接触件30和信号电缆40直接被传导给测量电子装置的模拟/数字转换器80。模拟/数字转换器80将例如位于浸入式探头10中的热电偶50的电压信号转变成数字测量值120并且所述数字测量值转交给分析单元70。

优选地，分析单元70自动地把开关19带入必要的X位置或Y位置（图5）。在该情况下，枪20的诊断能够完全自动化地进行。

图7示出用于测量和采样枪20的存放设备25。优选地，在电子壳体60中给该枪20装备磁性开关（未示出）。配合件、即磁体24位于存放设备25中，在此处也装入短路适配器29。在此，可以在两个钩子28之间安置磁体24，其中该电子单元60被放到所述钩子上。在此，在将枪20放入时把该接触件30插入到短路适配器29中。也可以还存在其他钩子和壁支撑装置，起用于在壁上固定存放设备25。如果整个枪20被放入到所述存放设备25中，则这经由该磁性开关被识别。由此能够自动化地启动诊断周期。同样地也能够通过在枪处的按钮手动地启动自诊断，其中枪20的操作者能够按压该按钮。

图8示出根据本发明的测量和采样枪20的自校准。

因为分析单元70准确地知道，哪些电压由该数字/模拟转换装置90产生并且之后应该在模拟/数字转换器80处再次被测量，所以同样地能够实现系统的校准。在该情况下，额定电压值18与测量电压值120的所测量的偏差在分析单元70中得以补偿。在系统的自校准时，探头以及短路适配器29（图6）都不被插到枪上。接触件30保持打开（参照上图）。开关45被闭合（Z位置），由此电路在内部被闭合。因为在所述电路中不可能发生污染，所以在A/D转换器80处的所测量的电压必须等于在D/A转换装置90的输出端处的电压。如果这并非如此，则可以调整该D/A转换装置90的电压输出，使得在该A/D转换器80处再次测量正确的电压。理想地，由该系统自身启动自校准。

Claims (28)

1.用于测量冶金特性参量和用于抽取液态熔体的试样的测量和采样枪（2，20），所述测量和采样枪包括具有电子单元（6，60）的壳体，

其中所述测量和采样枪（2，20）包括接触件（3，30）和可松开的在所述接触件（3，30）处可固定的浸入式探头(1，10)，

其中所述浸入式探头(1，10)是能浸入的并且具有至少一个用于输出表征所述熔体的传感器信号的传感器，

其中具有所述电子单元（6，60）的所述壳体安置在所述测量和采样枪（2，20）处，

其中所述传感器经由所述接触件（3，30）通过电连接与所述壳体连接，使得所述传感器信号能够经由所述电连接被引导至所述电子单元(6，60)，并且

其中所述电子单元(6，60)包括至少一个用于模拟地预处理所述传感器信号的模拟处理单元，

其特征在于，所述电子单元(6，60)包括用于记录浸入过程的加速度传感器（9），并且所述电子单元（6，60）被设立用于经由所述加速度传感器（9）记录所述浸入过程，其中通过由所述电子单元（6，60）所记录的所述浸入过程创建所述浸入过程的路径分布图，并且根据所述路径分布图把所述浸入过程分类为有效的或无效的。

2.按照权利要求1所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，具有所述电子单元（6，60）的所述壳体安置在所述测量和采样枪（2，20）的背离传感器的侧。

3.按照权利要求1所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，所述电子单元（6，60）被设立用于从所记录的浸入过程中创建所述浸入过程的路径分布图。

4.按照权利要求1至3之一所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，所述电子单元（6，60）包括存储器（13）。

5.按照权利要求4所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，所述存储器是环形存储器。

6.按照权利要求1至3之一所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，状态指示器（14）布置在所述测量和采样枪（2，20）上和/或布置在所述壳体处。

7.按照权利要求6所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，所述状态指示器（14）是可视的，并且所述测量和采样枪(2，20)所处于的状态能够通过颜色代码被显示。

8.按照权利要求1至3之一所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，在移除所述浸入式探头（1、10）之后在事先所确定的时间段之后，所述电子单元（6，60）能够被置于省电模式，并且在通过所述电子单元（6，60）确定出使用所述测量和采样枪（2，20）的情况下，能够取消所述省电模式。

9.按照权利要求1至3之一所述的测量和采样枪（2，20），其特征在于，用于明确地无线地标识所述测量和采样枪（2，20）的辅助装置被施加到所述测量和采样枪（2，20）上，和/或者能够通过所述测量和采样枪（2，20）自身进行定位。

10.按照权利要求1至3之一所述的测量和采样枪（20），其特征在于，所述电子单元（60）作为第一电路包括用于将传感器信号进行数字化的转换器和分析单元（70），并且包括用于执行所述测量和采样枪（20）的自诊断的附加电路（21），由此所述附加电路（21）通过开关（19）能够被接通到所述第一电路中和从所述第一电路断开，并且所述附加电路（21）包括电压发生器。

11.按照权利要求10所述的测量和采样枪（20），其特征在于，所述附加电路（21）包括数字模拟转换装置（90）。

12.按照权利要求10所述的测量和采样枪（20），其特征在于，设置短路适配器（29），其中所述浸入式探头（10）能够被插入到所述短路适配器（29）中，并且所述分析单元（70）被设立用于，在接通所述附加电路（21）的情况下，把至少一个预先给定的电压额定值输送给所述电压发生器，其中所述电压发生器把所述电压额定值引入到所述附加电路中，并且其中所述电压额定值能够通过电连接经由所述接触件（3，30）被引导给所述短路适配器（29），并且接着能够经由电连接作为测量电压值被引导回给所述转换器，并且能够在那里被数字化，其中经数字化的测量电压值能够被输送给所述分析单元（70）。

13.按照权利要求10所述的测量和采样枪（20），其特征在于，多个不同的电压额定值（18）能够在接通所述附加电路（21）的情况下通过所述分析单元（70）被输送给所述电压发生器。

14.按照权利要求13所述的测量和采样枪（20），其特征在于，所述浸入式探头(10)具有多个浸入式探头传感器，所述浸入式探头传感器能够通过所述多个不同的电压额定值（18）被诊断。

15.按照权利要求10所述的测量和采样枪（20），其特征在于，通过所述分析单元（70），所述附加电路（21）能够通过所述开关（19）自动化地被接通到所述第一电路中和从所述第一电路断开。

16.按照权利要求12所述的测量和采样枪（20），其特征在于，能够根据所述电压额定值（18）和在所述第一电路中测量的测量电压值（120）的比较进行校准，所述电压额定值由所述分析单元（70）经由所述数字/模拟转换装置（90）被预先给定到所述附加电路（21）中。

17.组合部件，所述组合部件由按照权利要求1至16之一所述的测量和采样枪（2，20）和用于放入这样的测量和采样枪（2，20）的存放设备（25）组成，其中，所述电子装置壳体（6，60）包括至少一个磁性开关，并且所述存放设备包括至少一个磁体，通过所述磁体在放入所述测量和采样枪（2，20）的情况下能够激活所述磁性开关。

18.按照权利要求17所述的组合部件，其特征在于，具有短路适配器（29），所述浸入式探头（1、10）能够被插入到所述短路适配器中。

19.按照权利要求17所述的组合部件，其特征在于，具有充电适配器，其中利用所述充电适配器能够对所述测量和采样枪（2，20）的所述电子单元（6，60）充电。

20.按照权利要求17-19之一所述的组合部件，其特征在于，规定在放入所述测量和采样枪（20）的情况下在激活所述磁性开关之后自动化地执行所述测量和采样枪（20）的自诊断。

21.用于利用测量和采样枪（2，20）来测量冶金特性参量和用于抽取液态熔体的试样的方法，所述测量和采样枪具有安置在所述测量和采样枪(2，20)处的壳体，所述壳体具有电子单元（6，60），在所述电子单元（6，60）中布置模拟处理单元，并且所述测量和采样枪具有接触件（3，30）和可松开的在所述接触件（3，30）处可固定的浸入式探头(1，10)，所述浸入式探头具有至少一个用于输出表征所述熔体的传感器信号的传感器，所述传感器经由所述接触件（3，30）通过电连接与所述壳体连接，使得所述传感器信号能够经由所述电连接被引导至所述电子单元（6，60），

其中所述浸入式探头（1，10）至少部分地被浸入到所述液态熔体中，其中所述传感器输出表征所述熔体的所述信号，

并且其中通过在所述电子单元（6，60）中布置的所述模拟处理单元，所述传感器信号至少模拟地被预处理，

其特征在于，通过在所述电子单元（6，60）中的加速度传感器（9）记录浸入过程，其中通过由所述电子单元（6，60）所记录的所述浸入过程创建所述浸入过程的路径分布图，并且根据所述路径分布图把所述浸入过程分类为有效的或无效的。

22.按照权利要求21所述的方法，其特征在于，通过布置在所述测量和采样枪（2,20）上和/或布置在所述壳体处的状态指示器（14），通过颜色代码显示所述测量和采样枪（2，20）所处于的状态。

23.按照权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述电子单元（60）在第一电路中包括用于将所述传感器信号进行数字化的转换器和分析单元（70），并且利用包括电压发生器的附加电路（21）执行所述测量和采样枪（20）的自诊断，其方式是，所述附加电路（21）通过开关（19）被接通到所述第一电路中和从所述第一电路断开。

24.按照权利要求23所述的方法，其特征在于，所述附加电路（21）包括数字模拟转换装置（90）。

25.按照权利要求23所述的方法，其特征在于，所述浸入式探头（10）能够被插入到短路适配器（29）中，并且在接通所述附加电路（21）的情况下，所述分析单元（70）把至少一个预先给定的电压额定值（18）输送给所述电压发生器，所述电压发生器把所述电压额定值引入到所述附加电路（21）中，并且其中所述至少一个预先给定的电压额定值（18）通过电连接经由所述接触件（30）被输送给所述短路适配器（29）并且接着经由电连接作为测量电压值被引导回给所述转换器，并在那里被数字化，其中所述经数字化的测量电压值（120）被输送给所述分析单元（70）。

26.按照权利要求23所述的方法，其特征在于，多个不同的电压额定值（18）在接通所述附加电路（21）的情况下通过所述分析单元（70）被输送给所述电压发生器。

27.按照权利要求23所述的方法，其特征在于，通过所述分析单元（70），使所述附加电路（21）通过所述开关（19）自动化地接通到所述第一电路中和从所述第一电路断开。

28.按照权利要求23所述的方法，其特征在于，根据电压额定值（18）和在所述第一电路中测量的并且经数字化的测量电压值（120）的比较进行校准，所述电压额定值由所述分析单元（70）经由所述电压发生器被预先给定到所述附加电路中。

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