CN201740605U - 一种无线测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测温装置，公开了一种无线测温装置，包括显示分析仪表、RFID射频接收器和无线测温探头，显示分析仪表与RFID射频接收器连接；无线测温探头包括热电偶传感器、密封模块、热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路、电池、隔热层、金属保护帽、保护套管、无线信号发送天线，热电偶传感器与电偶信号转换电路、RFID测量发送电路、无线信号发送天线顺序连接；热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路封装于密封模块中；热电偶传感器及密封模块封装于由金属保护帽与保护套管密封的腔体中。本实用新型无需专用连接电缆，测温探头与分析仪表之间使用无线技术进行数据传输，能够很好地替换现有的带电缆的投掷型热电偶传感器。

Description

一种无线测温装置

技术领域

 本实用新型涉及一种测温装置，具体应用于对金属溶液温度的测量。

背景技术

在熔炼冶金中，通常使用抛弃型浸液式热电偶测定液态金属的温度。常见的有转炉使用的投掷式温度测头、炼铁环境中使用的一次性快偶等。

现有技术在实际应用中，存在以下问题：

1．现有的可抛弃型传感器使用的是一种专用补偿电缆，材料特殊，且必须考虑其防烧性(金属溶液附近环境温度通常大于1000℃，接触电偶的温度通常大于1300℃)从而导致该电缆价格昂贵，不便于在转炉等大型冶炼设备中使用推广。

2．而且专用电缆中间的节点过多则可能导致温度信号的损耗。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无线测温装置，他具有采用RFID射频接收器与无线测温探头实现测温探头与显示分析仪表之间的无线连接，并通过热电偶传感器、密封模块、热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路、电池、隔热层、金属保护帽、保护套管、无线信号发送天线组建成无线测温探头，并且使密封模块位于无线测温探头的头端，使得抛投无线测温探头时能够顺利的头朝下扎入钢水中，当金属保护帽熔于钢水中时，热电偶传感器的测温端准确测出钢水温度并传送给热电偶信号转换电路，热电偶信号转换电路通过RFID测量发送电路将测得的钢水温度信号通过无线信号发送天线发送给RFID射频接收器，并通过显示分析仪表对测得的钢水温度进行显示分析的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种无线测温装置，包括显示分析仪表，其特征在于，还包括RFID射频接收器和无线测温探头，

所述显示分析仪表与所述RFID射频接收器连接；

所述无线测温探头包括热电偶传感器、密封模块、热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路、电池、隔热层、金属保护帽、保护套管、无线信号发送天线，

所述热电偶传感器的感温信号输出端连接所述热电偶信号转换电路的采样信号输入端，热电偶信号转换电路的采样信号输出端连接所述RFID测量发送电路输入端，RFID测量发送电路输出端连接所述无线信号发送天线；

所述无线信号发送天线设置于所述保护套管的尾端；

所述热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路被封装于所述密封模块中，热电偶信号转换电路及RFID测量发送电路连接所述电池；

所述热电偶传感器及所述密封模块，被封装固定于由所述金属保护帽与所述保护套管密封的腔体中，热电偶传感器的测温端位于所述金属保护帽内腔中，密封模块位于保护套管中，并被所述隔热件固定于保护套管的头端，所述隔热件设置于所述密封模块与保护套管之间的缝隙。

对上述基础结构的优选技术方案为，所述热电偶信号转换电路的转换精度为12位至20位。

更加优选的技术方案为，所述热电偶信号转换电路的转换精度为12位。

进一步优选的技术方案为，所述无线信号发送天线设置于所述保护套管远离金属保护帽一头的端部，即保护套管的底部，呈环状。

再进一步优选的技术方案为，所述RFID射频接收器的接收天线为转炉的金属炉体。

再又进一步优选的技术方案为，所述隔热件为铝矿棉。

对于本实用新型中热电偶传感器的测温金属丝外套的热电偶保护套管采取的优选方案为，所述热电偶传感器的测温金属丝外套的热电偶保护套管为二氧化锆石英晶体套管。

对于本实用新型中的保护套管所采用的优选方案为，所述保护套管由多层凝胶粘合的牛皮纸构成。

对于本实用新型中金属保护帽与保护套管之间的密封方式采用的优选方案为，所述金属保护帽与所述保护套管之间采用快干高温水泥密封。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型提供了一种用于测量液态金属温度的，可抛弃的自带无线信号发送装置的浸液式的无线测温装置。无需专用连接电缆，传感器与分析仪表之间使用无线技术进行数据传输。以无线电作为传输手段，更加适合传感器节点连接介质昂贵，不利于大规模投入使用的场所，无线通信系统具有高传输速率、高的空间频谱效率、高测距精度、低截获概率、抗多径干扰的特点。能够很好地替换现有的带电缆的投掷型热电偶传感器。

2．本实用新型采用低成本的RFID无线技术，RFID亦称电子标签，是一种非接触式的自动识别技术。射频识别是一种非接触式的自动识别技术。其基本原理是通过读头和黏附在物体上的无线标签之间的电磁耦合或电感耦合来进行数据通信，以达到对标签物体的自动识别。这种无线通讯手段，作为一项先进的智能识别技术，RFID具有存储量大、可读写、穿透力强、识别距离远、识别速度块、使用寿命长、环境适应性强等特点。此外，RFID还是唯一可以实现多标签同时识别的自动识别技术。例如在转炉区域存放有本实用新型所提供的100以上的无线测温探头，RFID技术的多标签同时识别的自动识别技术可以将本实用新型所提供的100只以上的无线测温探头全部识别出来，而不影响测量效果。

3.使用一体化的无线传感器，将热电偶的测量端与冷端同时放在一个保护套管内，热电偶信号转换电路的精度选择在12位至20位，优选的采用12位，能够在确保精度的前提下控制好成本。

4.采用金属保护帽对热电偶传感器的测温端进行保护，防止本实用新型的无线测温探头被投入转炉时钢水中的钢渣直接撞击热电偶传感器的测温端。

5.采用密封模块对热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路进行封装，用保护套管与金属保护帽对热电偶传感器、密封模块进行封装，再利用隔热件填充密封模块与保护套管之间的缝隙，使得本实用新型的无线测温探头在1600度左右钢水中停留6~10秒时间，其保护套管内部的环境温度能够控制在30℃至80℃之间，从而保证热电偶的冷端与热锻的温度差使得测温准确。

6.将无线信号发送天线设置于保护套管的底部，呈环状，能够使无线信号发送天线的信号传播范围更广，距离RFID射频接收器更近，更易于信号的传播与接收。

7.将转炉的金属炉体直接作为RFID射频接收器的接收天线，能够降低本实用新型的制造成本，并且信号接收的效果更好。

8.采用高导热的二氧化锆石英晶体套管作为本实用新型中无线测温探头中热电偶传感器的测温金属丝外套的热电偶保护套管，该二氧化锆石英晶体套管的耐温点为1728℃。

9.采用由多层凝胶粘合的牛皮纸构成的保护套管，用于钢水中没有氧气，保护套管在钢水中不会燃烧，只会碳化，从而能够有效的保护好内部各组成部件。

10.对于本实用新型中金属保护帽与保护套管之间采用快干高温水泥进行密封，其操作方式简便，使用效果好。

11.将密封模块设置于保护套管连接金属保护帽的一端，能够使无线测温探头整体重量的80%都位于头部，即位于金属保护帽的一端，从而使得无线测温探头被投掷时，能够保持以水平线90度的角度扎入钢水中。

相比现有的有线式投掷测温探头，本实用新型中的无线测温探头可以节省1/3的使用费用，而且大大提高了系统的抗干扰能力，使回路信号的收敛性能、鲁棒抗噪性能、稳态收敛精度以及系统的稳定性和准确性均明显提高。在实际使用过程中温度准确程度提高到98％。目前全国日消耗有线式投掷测温探头1000只，如果全部使用本实用新型提供的无线测温装置可以带来年上千万元的经济效益。总之，本实用新型结构简单，易于制作，工作稳定，使用效果好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1-显示分析仪表，2- RFID射频接收装置，3-无线信号发送天线，4-天线连接线，5-RFID测量发送电路，6-热电偶信号转换电路，7-热电偶传感器的测温端，8-无线电波，9-保护套管，10-密封模块，11-金属保护帽。

具体实施方式

首先，结合图1对本实用新型的各组成部件及连接方式进行介绍：如图1所示的本实用新型结构示意图，本实用新型包括显示分析仪表1、 RFID射频接收装置2，无线测温探头本体。

无线测温探头包括热电偶传感器、密封模块10、热电偶信号转换电路6、RFID测量发送电路5、电池、隔热层、金属保护帽11、保护套管9、无线信号发送天线3。

热电偶传感器的感温信号输出端与热电偶信号转换电路6的采样信号输入端连接；热电偶信号转换电路6的采样信号输出端与RFID测量发送电路5的输入端连接；RFID测量发送电路5的输出端与无线信号发送天线3连接。

对于无线信号发送天线3设置的具体位置，优选的，设置于保护套管9的尾端；对于无线信号发送天线3的结构，优选的，设置为环状结构。

将热电偶信号转换电路6、RFID测量发送电路5封装于密封模块10中，热电偶信号转换电路6及RFID测量发送电路5连接有电池。优选的，热电偶信号转换电路6和RFID测量发送电路7各使用三节2025纽扣电池供电。

采用金属保护帽11与保护套管9对热电偶传感器及密封模块10进行封装，热电偶传感器的测温端7位于金属保护帽11内腔中，密封模块10位于保护套管9中，并被隔热件固定于保护套管9的头端，即保护套管9与金属保护帽11连接的一端，隔热件设置于密封模块10与保护套管9之间的缝隙。优选的，隔热件还填充于保护套管9内密封模块10与保护套管尾端之间的空隙。对于隔热件的选择，优选的，采用铝矿棉作为隔热件。对于金属保护帽11与保护套管9的密封方式，优选的采用快干高温水泥将金属保护帽11与保护套管9之间的接缝进行密封。

对于保护套管9的材质，优选的采用多层凝胶粘合的牛皮纸纸管作为保护套管；对于保护套管的结构，优选的，采用圆柱体的结构。

对于热电偶信号转换电路6的转换精度，可以选择12位至20位，优选的为12位；RFID测量发送电路7的发送功率可以选择100毫瓦，频段可以选择3，频率可以选择5.9GHZ，数据刷新时间可以为80毫秒。

金属保护帽11可选择铝制合金，在700℃就会完全融化。溶化后，热电偶金属丝是套在一层高导热的二氧化锆石英晶体套管中的，该二氧化锆石英晶体套管的耐温点为1728℃。

显示分析仪表1与RFID射频接收装置2连接，优选的，将显示分析仪表1与RFID射频接收器设置为一体。对于射频接收器2，优选的，将转炉的金属炉体作为接收天线，以接受无线测温探头的无线信号8并加以识别成温度信号，从而节约RFID射频接收器的接收天线的制作成本。测温范围为S分度号热电偶500℃～1750℃。

本实用新型的信号走向为：热电偶传感器因温度产生电势差即毫伏信号，通过热电偶信号转换电路6转换成无线信号，然后，从RFID测量发送电路5通过天线连接线4、无线信号发送天线3，向RFID射频接收装置2发送无线信号8。RFID射频接收装置2接收到无线信号8后转换为温度信号交由分析显示仪表1显示。

无线测温探头的测温元件可以灵活的采用各类快速热电偶等测温元件，在国内使用90温标的S分度号铂金丝热电偶，对于境外产品可以使用88温标的R分度号铂金丝热电偶。再配合使用相应的自带冷端补偿的密闭的电压输出模块将温度信号转换成毫伏信号，然后通过RFID射频模块将毫伏信号转换成为射频信号，向射频信号接收模块发送，射频信号接收模块接收到无线信号后转换为温度信号后显示输出。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种无线测温装置，包括显示分析仪表，其特征在于，还包括RFID射频接收器和无线测温探头，

所述显示分析仪表与所述RFID射频接收器连接；

所述无线测温探头包括热电偶传感器、密封模块、热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路、电池、隔热层、金属保护帽、保护套管、无线信号发送天线，

所述热电偶传感器的感温信号输出端连接所述热电偶信号转换电路的采样信号输入端，热电偶信号转换电路的采样信号输出端连接所述RFID测量发送电路输入端，RFID测量发送电路输出端连接所述无线信号发送天线；

所述无线信号发送天线设置于所述保护套管的尾端；

所述热电偶信号转换电路、RFID测量发送电路被封装于所述密封模块中，热电偶信号转换电路及RFID测量发送电路连接所述电池；

所述热电偶传感器及所述密封模块，被封装固定于由所述金属保护帽与所述保护套管密封的腔体中，热电偶传感器的测温端位于所述金属保护帽内腔中，密封模块位于保护套管中，并被所述隔热件固定于保护套管的头端，所述隔热件设置于所述密封模块与保护套管之间的缝隙。

2.如权利要求1所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述热电偶信号转换电路的转换精度为12位至20位。

3.如权利要求2所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述热电偶信号转换电路的转换精度为12位。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述无线信号发送天线设置于所述保护套管远离金属保护帽一头的端部，呈环状。

5.如权利要求1至3中任意一项所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述RFID射频接收器的接收天线为转炉的金属炉体。

6.如权利要求4所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述RFID射频接收器的接收天线为转炉的金属炉体。

7.如权利要求1至3中任意一项所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述隔热件为铝矿棉。

8.如权利要求1至3中任意一项所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述热电偶传感器的测温金属丝外套的热电偶保护套管为二氧化锆石英晶体套管。

9.如权利要求1至3中任意一项所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述保护套管由多层凝胶粘合的牛皮纸构成。

10.如权利要求1至3中任意一项所述的一种无线测温装置，其特征在于，所述金属保护帽与所述保护套管之间采用快干高温水泥密封。

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