CN110793650A - 一种工业炉内温度比色测温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业炉内温度比色测温装置，包括：耐高温导光晶体管、光学耦合设备和测温组件，所述耐高温导光晶体管一端置于工业炉内，另一端连接所述光学耦合设备，所述光学耦合设备通过光纤连接所述测温组件；所述耐高温导光晶体管包括一陶瓷外管，所述陶瓷外管的内腔内设有导光晶体棒，所述导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物。本发明提供的工业炉内温度比色测温装置，通过光学耦合设备替代传统的分光装置，不仅结构简单，而且成本低、装配简单。
Description
技术领域
本发明涉及温度测量设备领域，尤其涉及一种工业炉内温度比色测温装置。
背景技术
工业测温，高温段温度测量通常采用的方法，是比色测温法，其测温范围较大，且抗干扰能力强，对于比色测温法而言，通常需要采用分光装置，且探测器前需加滤光装置。分光装置采用一根光纤进行光通量的传导，后面有若干个半反半透镜片和光学镜片组合成分光系统将光通量分成两路。
此种分光装置结构复杂、成本高，不利于推广使用。
发明内容
本发明为解决现有的比色测温装置分光装置结构复杂、成本高的问题，所采用的技术方案是：一种工业炉内温度比色测温装置，包括：耐高温导光晶体管、光学耦合设备和测温组件，所述耐高温导光晶体管一端置于工业炉内，另一端连接所述光学耦合设备，所述光学耦合设备通过光纤连接所述测温组件；
所述耐高温导光晶体管包括一陶瓷外管，所述陶瓷外管的内腔内设有导光晶体棒，所述导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物；所述测温组件包括：信号处理设备、两个滤光片和两个光电探测器，两个所述光电探测器均与信号处理设备相连接，所述光学耦合设备连接一Y型光纤的主光纤，所述Y型光纤的两根分光纤分别依次连接一所述滤光片、所述光电探测器。
进一步改进为，所述光学耦合设备包括：桶型的外壁，所述外壁内腔中嵌有透镜，所述外壁外设有水冷设备。
进一步改进为，所述光学耦合设备的一端与所述水冷设备一端的内壁通过螺纹连接，所述水冷设备的另一端通过螺纹连接于所述耐高温导光晶体管上。
进一步改进为，所述水冷设备的进水口通过管路连接有水泵，所述水泵连接一控制设备。
进一步改进为，所述水冷设备上设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制设备。
本发明的有益效果是：
本发明提供的工业炉内温度比色测温装置，通过光学耦合设备将光通量直接耦合到光纤内，而后光通量在Y型内均匀分成两束，从而无需分光装置，不仅结构简单，而且成本低、装配简单。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工业炉内温度比色测温装置结构示意图；
图2是本发明的耐高温导光晶体管结构示意图；
图3是本发明的光学耦合设备结构示意图；
图4是本发明的水冷设备结构示意图；
图5是本发明的水冷循环示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供了一种工业炉内温度比色测温装置，包括：耐高温导光晶体管1、光学耦合设备2和测温组件3，所述耐高温导光晶体管1一端置于工业炉100内，另一端连接所述光学耦合设备2，用于采集炉内光线，并将光线导向与耐高温晶体管另一端连接所述光学耦合设备内，所述光学耦合设备2通过光纤连接所述测温组件3；
如图2所示，所述耐高温导光晶体管1包括：陶瓷外管11，所述陶瓷外管的内腔内有沿陶瓷外管延伸方向设置的导光晶体棒12，所述导光晶体棒12与所述陶瓷外管11内壁之间填充有支撑物13。具体地，陶瓷外管可采用氧化锆(ZrO2)基陶瓷或氧化锆增韧氧化铝(ZTA)等，导光晶体棒为氧化铝晶体棒，导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充的支撑物可以为任一种耐高温的粉末，例如：氧化锆粉末或氧化铝粉末等。本实施例中，填充物采用氧化铝粉末，因为晶体棒和填充粉末是同种材料时，他们的膨胀、吸收等参数都相同，能结合的较好，产生的热应力也较小，从而使得本耐高温导光晶体管具有很强的抗热震和热冲击的能力。
同时，为了便于耐高温导光晶体管与光学耦合设备的连接，耐高温导光晶体管的一端安装有连接端14，且导光晶体棒伸出于连接端内，该连接端与光学耦合设备为螺纹连接，当光学耦合设备外设有水冷设备时，连接端与设置在光学耦合设备外的水冷设备通过螺纹连接的方式连接在一起。
本装置通过光学耦合设备替代传统的分光装置，不仅结构简单，而且成本低、装配简单。
如图1所示，进一步改进为，所述测温组件3包括：信号处理设备31、两个滤光片34和两个光电探测器32，两个所述光电探测器32均与信号处理设备31相连接，所述光学耦合设备2连接一Y型光纤的主光纤6，所述Y型光纤的两根分光纤61分别依次连接一所述滤光片34、所述光电探测器32。先通过光学耦合设备将光通量耦合进Y型光纤，然后光束在Y型光纤中分成两路，分光之后，在分成的两个光路中放置包含滤光片的滤光装置，滤掉一部分光通量，让特定的光通量照射在光电探测器上，光电探测器接收到光电信号，并经过信号处理设备进行转换，经过放大、滤波、计算等过程，最后获得物体表面的温度数值并通过与信号处理设备连接的显示设备进行显示。其中，信号处理设备为单片机或计算机。
如图3所示，进一步改进为，所述光学耦合设备2包括：桶型的外壁21，所述外壁21内腔22中嵌有两个透镜23，所述外壁21外设有水冷设备4。该水冷设备通过循环水，对光学耦合设备进行持续降温。
如图4所示，进一步改进为，所述水冷设备4沿光学耦合设备2延伸方向的一端设有进水口41，另一端设有出水口42。进水口41与出水口42通过管路连接到蓄水池或其它容器中。
进一步改进为，所述光学耦合设备2的一端与所述水冷设备4一端的内壁通过螺纹连接，所述水冷设备4的另一端通过螺纹连接于所述耐高温导光晶体管1上。具体地，如图所示，水冷设备4的右端内壁具有内螺纹43，光学耦合设备2的右端外壁上具有与该内螺纹相匹配的外螺纹24，两者通过螺纹配合连接。而且，水冷设备4的左端具有外螺纹44，通过该外螺纹44连接于耐高温导光晶体管1上。
如图5所示，进一步改进为，所述进水口41通过管路连接有水泵45，所述水泵45连接一控制设备47。本实施例中，控制设备为单片机，用于控制水泵的工作状态，通过水泵使得水冷设备内的水循环更加迅速，提高降温效率。工业炉内通过耐高温导光晶体管传导来的热量与水冷设备的前端相接触，经过水冷循环被带走。而工业炉的外壁辐射来的热量也直接被水冷设备的外壁所吸收，也经过水冷循环被带走，所以光学耦合设备被有效的保护起来，虽然炉内温度达到1500摄氏度以上，工业炉的外壁也达到了150以上的温度，但是都能被水冷设备，有效的保护，能将炉内的辐射通量有效的传输出来。
工业炉内的温度是随工业过程而发生变化的，水冷系统的内部温度要保持在150摄氏度以下，才能保证光学耦合设备正常工作。而温度低时可能需要的水循环的速度低一点，工业炉内温度高时，需要水循环的速度高一点。为了控制水循环的速度，本实施例中，所述水冷设备上设有温度传感器46，所述温度传感器46连接所述控制设备47。控制设备内预设有至少一个温度值，当温度传感器其测得的温度高于此温度值时，控制设备提高水泵工作功率，以提高其转速，加快水冷设备内水循环的速度。在另一实施例中，控制设备内预设有多个温度值，如果测得的水温低于100℃，水泵可以不用工作，随着测量的温度值的升高，水泵的转速逐渐的增加，当测量的温度超过150℃，控制设备会驱动报警器发出报警，此时可以启动风扇，风冷辅助降温。具体为，当温度传感器测得温度<＝100℃时，水泵转速为0(不工作)；当100℃<温度传感器测得温度<＝110℃时，水泵转速为1；110℃<温度传感器测得温度<＝120℃，水泵转速为2；120℃<温度传感器测得温度<＝130℃，水泵转速为3；130℃<温度传感器测得温度<＝140℃，水泵转速为4；140℃<温度传感器测得温度<＝150℃，水泵转速为5；150℃<温度传感器测得温度时，报警器发出报警。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种工业炉内温度比色测温装置，其特征在于，包括：耐高温导光晶体管、光学耦合设备和测温组件，所述耐高温导光晶体管一端置于工业炉内，另一端连接所述光学耦合设备，所述光学耦合设备通过光纤连接所述测温组件；
所述耐高温导光晶体管包括一陶瓷外管，所述陶瓷外管的内腔内设有导光晶体棒，所述导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物；
所述测温组件包括：信号处理设备、两个滤光片和两个光电探测器，两个所述光电探测器均与信号处理设备相连接，所述光学耦合设备连接一Y型光纤的主光纤，所述Y型光纤的两根分光纤分别依次连接一所述滤光片、所述光电探测器。
2.根据权利要求1所述的工业炉内温度比色测温装置，其特征在于，所述光学耦合设备包括：桶型的外壁，所述外壁内腔中嵌有透镜，所述外壁外设有水冷设备。
3.根据权利要求2所述的工业炉内温度比色测温装置，其特征在于，所述光学耦合设备的一端与所述水冷设备一端的内壁通过螺纹连接，所述水冷设备的另一端通过螺纹连接于所述耐高温导光晶体管上。
4.根据权利要求3所述的工业炉内温度比色测温装置，其特征在于，所述水冷设备的进水口通过管路连接有水泵，所述水泵连接一控制设备。
5.根据权利要求4所述的工业炉内温度比色测温装置，其特征在于，所述水冷设备上设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制设备。
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| CN201911094093.8A CN110793650A (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 一种工业炉内温度比色测温装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111458033A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-28 | 中国科学院金属研究所 | 炼钢炉双波长温度测量装置及方法 |
-
2019
- 2019-11-11 CN CN201911094093.8A patent/CN110793650A/zh not_active Withdrawn
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