CN203807499U - 高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，包括安装于高炉炉墙内的热辐射传播介质，及光电转换模块、无线发射模块、无线接收模块和上位机，炉墙内热辐射传播介质与光电转换模块连接，光电转换模块与无线发射模块连接，无线发射模块与无线接收模块连接，无线接收模块与上位机连接。本实用新型通过在高炉炉墙的炉身、炉腹部位安装热辐射炉温在线检测传感器，检测高炉温度所对应热辐射能量的比值，实现非接触式高炉炉温实时在线检测。

Description

高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统

技术领域

本实用新型涉及一种高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，属高炉炉温检测技术领域。

背景技术

由于高炉生产过程复杂，一般都是通过铁水的硅含量来间接获得对炉温的评价，但由于铁水硅含量的测量需要在出铁后才能进行，在时间上滞后大，不能反映当前炉温的变化，对炉温的控制调节意义不大。

目前对高炉炉温进行预报的方法很多，包括：回归模型、时间序列模型、神经网络模型和专家系统模型等，这些方法只是实现了对于高炉炉顶、炉缸等部位温度的预报，不能实现炉温的在线检测。另外水温差法和十字测温法研究的文献也比较多，也都是通过间接测量实现高炉炉喉、炉缸炉温的预报，缺乏实时性。

炉身主要起着炉料的预热、加热、还原和造渣的作用，炉腹部位形成大量的熔渣，炉身和炉腹温度的实时在线检测，对于提高高炉的生产效率，确保高炉的炉况稳定顺行，是十分重要且必要的。

目前国内外对于高炉炉身、炉腹温度的在线检测，还没有见到相关的研究文献，因此本实用新型是非常有研究意义和现实推广前景的。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，它通过在高炉炉墙的炉身、炉腹部位安装热辐射炉温在线检测传感器，检测高炉温度所对应热辐射能量的比值，实现非接触式高炉炉温实时在线检测。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，所述在线检测传感系统包括安装于高炉炉墙内的热辐射传播介质，及光电转换模块、无线发射模块、无线接收模块和上位机，炉墙内热辐射传播介质与光电转换模块连接，光电转换模块与无线发射模块连接，无线发射模块与无线接收模块连接，无线接收模块与上位机连接。

进一步：光电转换模块包括：透镜组、低带宽滤色片组、CCD摄像机、图像采集卡、信号处理电路、单片机、显示器；透镜组与低带宽滤色片组连接，低带宽滤色片组与CCD摄像机连接，CCD摄像机与图像采集卡连接，图像采集卡与信号处理电路连接，单片机与信号处理电路和显示器连接。

进一步：炉墙内热辐射传播介质为对红外辐射透过率高的材料。

进一步：在炉墙内热辐射传播介质表面镀膜，在镀膜外面包裹一层绝热材料，进一步：以防止辐射源沿径向的能量传播。

本实用新型的工作原理为：光电转换模块中的透镜组由两块透镜组成，均为圆形，交叉为90°安装，通过定时旋转切换得到两束不同波长的光。辐射能量传播介质嵌于高炉炉身、炉腹部位的炉墙中，炉内温度对应的部分辐射能量通过辐射能量传播介质后，由于炉墙内热辐射传播介质对红外辐射具有高透过率，大部分的辐射能量能够通过其到达光电转换模块，光电转换模块将接收到的辐射能按照两束特定波长的光进行光电转换，并自动求取代表两束光能量的电信号的比值。由于求取的是两束特定波长的光辐射能量的比值，因此在光传输的过程中，由于散射、热传导和吸收所损失掉的辐射能，不会对炉温的测量结果产生影响，可以确保测温的准确性。

光电转换模块将代表温度的比值信号传送给无线发射模块，无线发射模块将比值信号通过无线的方式传输给无线接收模块，无线接收模块将该信号传送给上位机，在上位机上，对比值信号进行运算处理，最终得到相对应的炉身、炉腹部位的炉温，实现高炉炉身、炉腹的炉温在线检测。

光电转换模块中，透镜组接收到辐射源的热辐射后，经汇聚进入低带宽滤色片组，得到不同波长的两束光。为提高测温的精确度，尽可能减小滤色片的带宽。关于两束光波长的选择，波长间隔越大，测温越准确，但是长波亮度高，短波亮度低，为使两波长同时工作在线性区，△λ不能过大。考虑到灵敏度和CCD的光谱响应，选择△λ=0.13μm，λ₁=0.83μm，λ₂=0.96μm。通过CCD摄像机、图像采集卡、信号处理电路进行处理后，单片机接收信号，得到与辐射源温度成正比的比值系数，同时通过显示器进行显示。

因而，本实用新型的有益效果是，通过在高炉上安装热辐射能量比值式测温传感器，进行非接触式测温，在高炉测温的技术领域，解决炉身、炉腹部位难以进行炉内温度的实时在线测量的难题，提高高炉的生产效率，确保高炉的炉况稳定顺行和优质高产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型涉及的一种高炉炉身、炉腹的炉温在线检测传感器结构组成框图；

图2是本实用新型光电转换部分的结构组成框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，所述在线检测传感系统包括安装于高炉炉墙内的热辐射传播介质1，及光电转换模块2、无线发射模块3、无线接收模块4和上位机5，炉墙内热辐射传播介质与光电转换模块连接，光电转换模块与无线发射模块连接，无线发射模块与无线接收模块连接，无线接收模块与上位机连接。

如图2所示，光电转换模块包括：透镜组6、低带宽滤色片组7、CCD摄像机8、图像采集卡9、信号处理电路10、单片机11、显示器12；透镜组与低带宽滤色片组连接，低带宽滤色片组与CCD摄像机连接，CCD摄像机与图像采集卡连接，图像采集卡与信号处理电路连接，单片机与信号处理电路和显示器连接。

所述炉内辐射能量传播介质为对红外辐射透过率高的材料。

所述在热辐射传播介质表面镀膜，在镀膜外面包裹一层绝热材料，以防止辐射源沿径向的能量传播。

所述光电转换模块中的透镜组由两块透镜组成，均为圆形，交叉为90°安装，通过定时旋转切换得到两束不同波长的光。

辐射能量传播介质1嵌于高炉炉身、炉腹部位的炉墙中，炉内温度对应的部分辐射能量通过辐射能量传播介质1后，由于辐射能量传播介质1对红外辐射具有高透过率，大部分的辐射能量能够通过其到达光电转换模块2，光电转换模块2将接收到的辐射能按照两束特定波长的光进行光电转换，并自动求取代表两束光能量的电信号的比值。由于求取的是两束特定波长的光辐射能量的比值，因此在光传输的过程中，由于散射、热传导和吸收所损失掉的辐射能，不会对炉温的测量结果产生影响，可以确保测温的准确性。

光电转换模块2将代表温度的比值信号传送给无线发射模块3，无线发射模块3将比值信号通过无线的方式传输给无线接收模块4，无线接收模块4将该信号传送给上位机3，在上位机3上，对比值信号进行运算处理，最终得到相对应的炉身、炉腹部位的炉温，实现高炉炉身、炉腹的炉温在线检测。

光电转换模块2中，透镜组6接收到辐射源的热辐射后，经汇聚进入低带宽滤色片组7，得到不同波长的两束光。为提高测温的精确度，尽可能减小滤色片的带宽。关于两束光波长的选择，波长间隔越大，测温越准确，但是长波亮度高，短波亮度低，为使两波长同时工作在线性区，△λ不能过大。考虑到灵敏度和CCD的光谱响应，选择△λ=0.13μm，λ₁=0.83μm，λ₂=0.96μm。通过CCD摄像机8、图像采集卡9、信号处理电路10进行处理后，单片机接收信号，得到与辐射源温度成正比的比值系数，同时通过显示器12进行显示。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，其特征在于：所述在线检测传感系统包括安装于高炉炉墙内的热辐射传播介质，及光电转换模块、无线发射模块、无线接收模块和上位机，炉墙内热辐射传播介质与光电转换模块连接，光电转换模块与无线发射模块连接，无线发射模块与无线接收模块连接，无线接收模块与上位机连接。

2.如权利要求1所述的高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，其特征在于：光电转换模块包括：透镜组、低带宽滤色片组、CCD摄像机、图像采集卡、信号处理电路、单片机、显示器；透镜组与低带宽滤色片组连接，低带宽滤色片组与CCD摄像机连接，CCD摄像机与图像采集卡连接，图像采集卡与信号处理电路连接，单片机与信号处理电路和显示器连接。

3.如权利要求2所述的高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，其特征在于：炉墙内热辐射传播介质为对红外辐射透过率高的材料。

4.如权利要求3所述的高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，其特征在于：在炉墙内热辐射传播介质表面镀膜，在镀膜外面包裹一层绝热材料，以防止辐射源沿径向的能量传播。

5.如权利要求4所述的高炉炉身、炉腹的温度在线检测传感系统，其特征在于：光电转换模块中的透镜组由两块透镜组成，均为圆形，交叉为90°安装，通过定时旋转切换得到两束不同波长的光。