CN206208184U - 一种非接触式磁场阵列传感检测系统 - Google Patents
一种非接触式磁场阵列传感检测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及矿热炉冶炼生产工艺过程中关键参数测定装置,具体为一种非接触式磁场阵列传感检测系统及探头距离设定方法。该系统包括微控制器MCU和PC机,微控制器MCU和PC机连接,其特征在于还包括探头阵列,探头阵列包括竖向排列的若干3D探头,每个3D探头中都包括传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器,传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器依次连接,每个子控制器都和微控制器MCU连接。本实用新型提出一种非接触式磁场阵列传感检测系统,与单点3D检测相比,磁场阵列检测的实时性和精度均大幅提高,后期维护方便,有望对电极端部位置、电弧长度及液面位置等参数予以有效的判断,以满足工程测量的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿热炉冶炼生产工艺过程中电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置等关键参数测定装置,具体为一种非接触式磁场阵列传感检测系统。
背景技术
矿热炉是通过石墨电极向矿热炉内输入电能的一种工业电炉,在冶炼过程中,炉况波动是经常性的,不少矿热炉冶炼现场的操作者主要靠肉眼直接观察,或用简单的仪表以及个人经验来间接判断炉况,这就难以保证冶炼工艺参数最优化,也降低了生产效率,影响冶炼能耗和矿耗等关键技术和经济指标。在矿热炉冶炼过程中,电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置,这三个冶炼参数是十分关键的,而对于这些关键参数的测定,虽然已有诸多的讨论和方法,但其中有的是间接计算和推测;有的则仅可粗略测得电极端部位置,而难以得知电弧长度和熔池液面位置。现有一种磁场单点3D检测系统可粗略测定矿热炉参数;磁场单点3D检测系统由3D探头、微控制器(MCU)、PC机组成,3D探头由传感器(Sensor)、信号放大器(OPA)、低通滤波电路(LPF)以及真有效值转换电路(TRMS)组成,如图1所示。图1中,由PC机发出控制命令,MCU根据指令采集和处理3D探头磁场信息,并回传至PC机。
任何一个实时性要求较高的系统,其信息传输延迟时间是不可避免也是不容忽略的,分析磁场单点3D检测系统的单次采样及处理时间T SP 可表述为下式,,式中,T Si (i =1,2,3,4,5)分别为传感器采集、信号放大、低通滤波、真有效值转换以及微处理器所需的时间。在实际工程问题中,T S1 、T S2 、T S3 及T S5 均在毫秒数量级,而真有效值转换由于采用的是电路积分原理,对输出精度要求越高,占用的处理时间就越长,一般转换一次达到稳定状态所需的时间T S4 » 3~5 s。若仅考虑真有效值转换时间T S4 ,则T SP » T S4 » 3~5 s。在磁场单点3D检测方式中,若要获取炉内的关键参数,需要采集若干点的信息,即每采样一个点后,需要将探头移动至下一个点进行采样,则磁场单点3D检测系统采样N 个点所需的时间T NS 如下式所示,,式中,N :采样点数,T MOV :磁场单点3D检测系统在相邻采样点之间的移动时间。在工程实际问题中T MOV ³ 3 s。综上所述,取T SP (min) » 3 s,T MOV(min) » 3 s,将此参数代入上式,可得磁场单点3D检测系统采样N 个点所需时间的最小值T NS (min),,由该式可知,采集时间T NS 随采样点数的增多而增加。若测量总长度为150cm,采样空间距离为10cm,可知采样点数N = 15,该检测方式采集周期至少为87s,而此期间,炉况可能已有较大变化,故此检测方式不能真实地反映炉况。另外,磁场单点3D检测方法还存在诸多测量误差,产生误差的因素主要包括以下几个方面:(1)由于机械设备抖动等原因,移动过程中很难保证基准线和基准面统一;(2)移动的机械设备难以长期保持采样点距离均匀;(3)机械式的移动会使测试机构的故障率增加;(4)考虑到测试精度以及后期的维护工作,对移动机械结构设计的复杂度要求较高;综上所述,磁场单点3D检测系统存在着较大的局限性,难以满足实际工业现场测量的需求。
发明内容
本实用新型提出一种非接触式磁场阵列传感检测系统,与单点3D检测方法相比,阵列传感检测系统的实时性和精度均大幅提高,后期维护方便,有望对电极端部位置、电弧长度及液面位置等参数予以有效的判断,以满足工程测量的需求。
本实用新型是采用如下的技术方案实现的:一种非接触式磁场阵列传感检测系统,包括微控制器MCU和PC机,微控制器MCU和PC机连接,其特征在于还包括探头阵列,探头阵列包括竖向排列的若干3D探头,每个3D探头中都包括传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器,传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器依次连接,每个子控制器都和微控制器MCU连接。
本发明提出一种非接触式磁场阵列传感检测系统,与单点3D检测相比,磁场阵列检测的实时性和精度均大幅提高,后期维护方便,有望对电极端部位置、电弧长度及液面位置等参数予以有效的判断,以满足工程测量的需求。
附图说明
图1为磁场单点3D检测系统的示意图。
图2为本实用新型磁场阵列传感检测系统的示意图。
具体实施方式
一种非接触式磁场阵列传感检测系统,包括微控制器MCU和PC机,微控制器MCU和PC机连接,还包括探头阵列,探头阵列包括竖向排列的若干3D探头,每个3D探头中都包括传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器S_MCU,传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器S_MCU依次连接,每个子控制器S_MCU都和微控制器MCU连接。
在磁场阵列传感检测系统的检测方式下,不存在移动时间,且子控制器同时采集数据,其延迟时间T NA 相当于单点3D检测单次采集及处理时间T SP ,,由此可知,磁场阵列传感检测系统检测方式下的采集周期T NA » 3~5 s,且基本与采样点数N 无关,其实时性远优于磁场单点检测方式。另外,阵列检测方式不存在机械机构的移动问题,且保证了采样距离的均匀性以及基准面和基准线的统一性,机械连接结构设计及后期维护简单,测试精度和采集效率均可大幅提高。
Claims (1)
1.一种非接触式磁场阵列传感检测系统,包括微控制器MCU和PC机,微控制器MCU和PC机连接,其特征在于还包括探头阵列,探头阵列包括竖向排列的若干3D探头,每个3D探头中都包括传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器,传感器、信号放大器、低通滤波电路、真有效值转换电路和子控制器依次连接,每个子控制器都和微控制器MCU连接。
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CN201620886445.9U CN206208184U (zh) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | 一种非接触式磁场阵列传感检测系统 |
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CN106123756A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-16 | 刘卫玲 | 一种非接触式磁场阵列传感检测系统及探头距离设定方法 |
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CN106123756A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-16 | 刘卫玲 | 一种非接触式磁场阵列传感检测系统及探头距离设定方法 |
CN106123756B (zh) * | 2016-08-16 | 2018-08-21 | 刘卫玲 | 一种非接触式磁场阵列传感检测系统及探头距离设定方法 |
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