CN111458033A - 炼钢炉双波长温度测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及炼钢炉双波长温度测量装置及测量方法,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炼钢炉,另一端连接所述光学耦合设备,所述光学耦合设备将所述耐高温导光晶体管传导出来的光辐射分为两束导向所述测温组件;所述光学耦合设备包括:透镜组、半反半透镜和两个滤光片。本发明提供的炼钢炉双波长温度测量装置及方法中,通过耐高温导光晶体管深入炉内,将炉内的光辐射导出到后续的光学耦合设备中进行分光,而后基于比色温测温原理得到炉内温度,此种测温装置能够直接接触被测物,不仅不受烟尘、水汽、等离子体闪光的干扰,测温精度高,而且能够实时、连续测量。
Description
技术领域
本发明涉及温度测量设备领域,尤其涉及炼钢炉双波长温度测量装置及方法。
背景技术
温度对炼钢有着重要的影响,炼钢的温度很高,同时存在烟尘、水汽、等离子体闪光等因素的干扰,常用的接触式测温和红外测温都不能得到理想的测温效果。
在炼钢行业常使用铂、铑等贵重金属制造的热电偶或者红外测温仪进行测温。热电偶测温精度较高,但只能进行单次间断测量。
红外测温仪也无法得到理想的测温效果。探头放置在炼钢观察口附近的红外测温仪,易受到烟尘、水汽、等离子体闪光的干扰,温度测量结果误差大;探头放置在炉壁内保温层中的红外测温仪,温度测量存在延后性,实时性较差。
发明内容
本发明为解决现有技术中对炼钢炉温度测量不准确,实时性差的问题,所采用的技术方案是:炼钢炉双波长温度测量装置,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炼钢炉,另一端连接所述光学耦合设备,所述光学耦合设备将所述耐高温导光晶体管传导出来的光辐射分为两束导向所述测温组件;
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;
所述光学耦合设备包括:透镜组、半反半透镜和两个滤光片。
进一步改进为,所述测温组件包括:信号处理设备、两个光电探测器和显示设备,两个所述光电探测器均与信号处理设备相连接,所述光学耦合设备传导出的两束光辐射分别投射到一所述光电探测器上,所述显示设备与所述信号处理设备相连接。
进一步改进为,所述滤光片为单色滤光片。
本发明还提供了采用上述炼钢炉双波长温度测量装置进行测量的方法,包括如下步骤:
耐高温导光晶体管将采集到的炼钢炉的光辐射导向光学耦合设备;
光学耦合设备中的透镜组将光辐射汇聚,而后通过半透半反透镜将光辐射分为两束,两束光辐射分别经过一滤光片后射向光电探测器;
两个光电探测器将光信号分别转换为电信号;
信号处理设备将两个电信号进行处理。
本发明的有益效果是:
本发明提供的炼钢炉双波长温度测量装置及方法中,通过耐高温导光晶体管深入炉内,将炉内的光辐射导出到后续的光学耦合设备中进行分光,而后基于比色温测温原理得到炉内温度,此种测温装置能够直接接触被测物,不仅不受烟尘、水汽、等离子体闪光的干扰,测温精度高,而且能够实时、连续测量。
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是本发明的炼钢炉双波长温度测量装置结构示意图;
图2是本发明的耐高温导光晶体管结构示意图。
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,本发明提供了炼钢炉双波长温度测量装置,包括:耐高温导光晶体管2、光学耦合设备100和测温组件200,所述耐高温导光晶体管2一端置于炼钢炉1内,用于采集炉内光辐射,另一端连接所述光学耦合设备100,所述光学耦合设备100将所述耐高温导光晶体管2传导出来的光辐射分为两束导向所述测温组件200;
所述耐高温导光晶体管2包括一陶瓷外管21,所述陶瓷外管21的内腔内设有导光晶体棒22,所述导光晶体棒22与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物23;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24,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。
所述光学耦合设备100包括:透镜组3、半反半透镜4和两个滤光片,两个滤光片分别为第一滤光片5和第二滤光片6,本实施例中的透镜组3由两个透镜组成,用于将耐高温导光晶体管2传导过来的光辐射进行汇聚,经汇聚的光辐射经入射角为45°的半反半透镜4后,一路光线射入到第一滤光片5上,另一路光线射入到第二滤光片6上。
进一步改进为,所述测温组件200包括:信号处理设备9、两个光电探测器和显示设备,两个探测器分别为第一探测器7和第二探测器8,两个所述光电探测器均与信号处理设备相连接,所述光学耦合设备传导出的两束光辐射分别投射到一所述光电探测器上,所述显示设备与所述信号处理设备相连接。
进一步改进为,所述滤光片(第一滤光片和第二滤光片)为单色滤光片。
本技术方案的一种实施方式为:所述半反半透镜4分光比为1:1,所述的第一滤光片5;所述的第二滤光片6。所述半反半透镜4、第一滤光片5和第二滤光片6集成在一个腔体内,所述的半反半透镜4位于腔体的斜对角上,所述的第一滤光片5和第二滤光片6分别位于腔体的两个侧表面上。
所述光电探测器将两路光辐射光通量转换为两路电信号,电信号比较微弱,需信号处理设备9对其进行相应处理,具体为:对其要进行调制、放大、A/D转换等处理。
本发明还提供了采用上述炼钢炉双波长温度测量装置进行测量的方法,包括如下步骤:
耐高温导光晶体管将采集到的炼钢炉的光辐射导向光学耦合设备;
光学耦合设备中的透镜组将光辐射汇聚,而后通过半透半反透镜将光辐射分为两束,两束光辐射分别经过一滤光片后射向光电探测器;
两个光电探测器将光信号分别转换为电信号;
信号处理设备将两个电信号进行处理后得到炼钢炉的温度。
本发明测量装置及方法中,通过耐高温导光晶体管深入炉内,将炉内的光辐射导出到后续的光学耦合设备中进行分光,而后基于比色温测温原理得到炉内温度,此种测温装置能够直接接触被测物,不仅不受烟尘、水汽、等离子体闪光的干扰,测温精度高,而且能够实时、连续测量。
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 (4)
1.炼钢炉双波长温度测量装置,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炼钢炉,另一端连接所述光学耦合设备,所述光学耦合设备将所述耐高温导光晶体管传导出来的光辐射分为两束导向所述测温组件;
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;
所述光学耦合设备包括:透镜组、半反半透镜和两个滤光片。
2.根据权利要求1所述的炼钢炉双波长温度测量装置,其特征在于,所述测温组件包括:信号处理设备、两个光电探测器和显示设备,两个所述光电探测器均与信号处理设备相连接,所述光学耦合设备传导出的两束光辐射分别投射到一所述光电探测器上,所述显示设备与所述信号处理设备相连接。
3.根据权利要求1所述的炼钢炉双波长温度测量装置,其特征在于,所述滤光片为单色滤光片。
4.采用权利要求1-3中任一项所述的炼钢炉双波长温度测量装置进行测量的方法,其特征在于,包括如下步骤:
耐高温导光晶体管将采集到的炼钢炉的光辐射导向光学耦合设备;
光学耦合设备中的透镜组将光辐射汇聚,而后通过半透半反透镜将光辐射分为两束,两束光辐射分别经过一滤光片后射向光电探测器;
两个光电探测器将光信号分别转换为电信号;
信号处理设备将两个电信号进行处理。
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