CN220794361U - 高炉料位检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高炉料位测量技术领域，提出了高炉料位检测系统，包括雷达发射电路，雷达发射电路包括电容C2、变压器T1、电容C4、三极管Q1、电容C3和电阻R2，电容C2的第一端连接主控单元的第一输出端，电容C2的第二端连接变压器T1的第一输入端，变压器T1的第二输入端接地，变压器T1的第一输出端连接电容C4的第一端，变压器T1的第二输出端接地，电容C4的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R2连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极连接电容C3的第一端，电容C3的第二端接地，三极管Q1的集电极连接240V电源，三极管Q1的发射极连接天线L1。通过上述技术方案，解决了相关技术中高炉料位测量准确性差的问题。

Description

高炉料位检测系统

技术领域

本实用新型涉及高炉料位测量技术领域，具体的，涉及高炉料位检测系统。

背景技术

冶金行业高炉上的料位测量是一个非常重要的测量数据，它对于钢铁生产的质量控制、提高生产效率和提高生产安全性起着非常重要的作用。雷达测距是一种利用时域反射原理实现的高性能料位测量，因其测量精确，性能稳定，在现代冶金行业高炉上的料位测量得到了广泛地应用，但传统的雷达测距电路存在电路结构复杂、抗干扰性差等缺点，影响高炉料位测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型提出高炉料位检测系统，解决了相关技术中高炉料位测量准确性差的问题。

本实用新型的技术方案如下：

高炉料位检测系统，包括雷达测距单元和主控单元，所述雷达测距单元包括雷达发射电路和雷达接收电路，所述雷达发射电路和所述雷达接收电路均与所述主控单元连接，所述雷达发射电路包括电容C2、变压器T1、电容C4、三极管Q1、电容C3、电阻R2、电容C5、电阻R7和三极管Q2，

所述电容C2的第一端连接主控单元的第一输出端，所述电容C2的第二端连接所述变压器T1的第一输入端，所述变压器T1的第二输入端接地，所述变压器T1的第一输出端连接所述电容C4的第一端，所述变压器T1的第二输出端接地，所述电容C4的第二端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的基极通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的集电极连接所述电容C3的第一端，所述电容C3的第二端接地，所述三极管Q1的集电极连接240V电源，所述三极管Q1的发射极通过所述电容C5连接所述三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的集电极连接240V电源，所述三极管Q2的基极通过所述电阻R7接地，所述三极管Q2的基极连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的发射极连接天线L1。

进一步，本实用新型中所述雷达发射电路还包括驱动器U1，所述驱动器U1的输入端连接所述主控单元的第一输出端，所述驱动器U1的输出端连接所述电容C2的第一端。

进一步，本实用新型中所述雷达接收电路包括电阻R13、电阻R14、运放U5和电阻R15，所述电阻R13的第一端作为所述雷达接收电路的输入端，所述电阻R13的第二端连接所述运放U5的同相输入端，所述运放U5的反相输入端通过所述电阻R14接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R15连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端连接所述主控单元。

进一步，本实用新型中所述雷达接收电路还包括运放U4和电阻R12，所述电阻R12的第一端作为所述雷达接收电路的输入端，所述电阻R12的第二端连接所述运放U4的同相输入端，所述运放U4的输出端连接所述运放U4的反相输入端，所述运放U4的输出端连接所述电阻R13的第一端。

进一步，本实用新型中所述运放U5的输出端和所述主控单元的第一输入端还设有滤波电路，所述滤波电路包括电阻R8、运放U2、电阻R9、电容C6、电阻R10、电容C7、运放U3和电阻R11，所述电阻R8的第一端连接所述运放U5的输出端，所述电阻R8的第二端连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的同相输入端接地，所述运放U2的输出端通过所述电阻R9连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的输出端通过所述电阻R10连接所述电容C7的第一端，所述电容C7的第二端连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的同相输入端接地，所述运放U3的输出端通过所述电阻R11连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中，高炉料位检测系统是通过雷达测距的原理判断高炉中的料位，雷达发射电路和雷达接收电路构成雷达测距单元，雷达发射电路用于向高炉底部发射电磁波，电磁波传送到高炉中物料表面时反射回来，雷达接收电路可以接收到这个反射波，并将接收到的反射波信号转为电信号送至主控单元，根据距离的不同，雷达接收电路接收到反射波的信号强度不同，雷达接收电路输出的电信号与反射波的强度成正比，当雷达接收电路接收到反射波时，主控单元就可以根据接收到的信号的强度来测量出物体到雷达的距离，从而判断高炉中的料位。

雷达发射电路的工作原理为：工作时，主控单元的第一输出端输出脉冲信号，经电容C2后加至变压器T1的输入端，由于主控单元输出的脉冲信号的幅值较小，通过变压器T1可以调节脉冲信号的幅值，脉冲信号为高电平时，三极管Q1和三极管Q2导通，本实施中，利用三极管的雪崩特性，将三极管Q1和三极管Q2串联，然后通过并行触发的方式，在雪崩导通的瞬间，电流雪崩式增长，形成窄脉冲非常陡峭的前沿；同时三极管Q1和三极管Q2串行级联、并行触发能有效地消除雪崩依次时延和减小脉冲的上升时间，产生理想的脉冲波，该脉冲波经天线L1发出。

本实用新型中，变压器T1为隔离耦合变压器，变压器T1具有使得前后级间的静态工作点相互独立，互不干扰，且起到阻抗变换，功率保持不变的作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型中雷达发射电路的电路图；

图2为本实用新型中雷达接收电路的电路图；

图3为本实用新型中滤波电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了高炉料位检测系统，包括雷达测距单元和主控单元，雷达测距单元包括雷达发射电路和雷达接收电路，雷达发射电路和雷达接收电路均与主控单元连接，雷达发射电路包括电容C2、变压器T1、电容C4、三极管Q1、电容C3、电阻R2、电容C5、电阻R7和三极管Q2，电容C2的第一端连接主控单元的第一输出端，电容C2的第二端连接变压器T1的第一输入端，变压器T1的第二输入端接地，变压器T1的第一输出端连接电容C4的第一端，变压器T1的第二输出端接地，电容C4的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R2连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极连接电容C3的第一端，电容C3的第二端接地，三极管Q1的集电极连接240V电源，三极管Q1的发射极通过电容C5连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的集电极连接240V电源，三极管Q2的基极通过电阻R7接地，三极管Q2的基极连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的发射极连接天线L1。

本实施例中，高炉料位检测系统是通过雷达测距的原理判断高炉中的料位，雷达发射电路和雷达接收电路构成雷达测距单元，雷达发射电路用于向高炉底部发射电磁波，电磁波传送到高炉中物料表面时反射回来，雷达接收电路可以接收到这个反射波，并将接收到的反射波信号转为电信号送至主控单元，根据距离的不同，雷达接收电路接收到反射波的信号强度不同，雷达接收电路输出的电信号与反射波的强度成正比，当雷达接收电路接收到反射波时，主控单元就可以根据接收到的信号的强度来测量出物体到雷达的距离，从而判断高炉中的料位。

具体的，雷达发射电路的工作原理为：工作时，主控单元的第一输出端输出脉冲信号，经电容C2后加至变压器T1的输入端，由于主控单元输出的脉冲信号的幅值较小，通过变压器T1可以调节脉冲信号的幅值，脉冲信号为高电平时，三极管Q1和三极管Q2导通，本实施中，利用三极管的雪崩特性，将三极管Q1和三极管Q2串联，然后通过并行触发的方式，在雪崩导通的瞬间，电流雪崩式增长，形成窄脉冲非常陡峭的前沿；同时三极管Q1和三极管Q2串行级联、并行触发能有效地消除雪崩依次时延和减小脉冲的上升时间，产生理想的脉冲波，该脉冲波经天线L1发出。

本实施例中，变压器T1为隔离耦合变压器，变压器T1具有使得前后级间的静态工作点相互独立，互不干扰，且起到阻抗变换，功率保持不变的作用。

如图1所示，本实施例中雷达发射电路还包括驱动器U1，驱动器U1的输入端连接主控单元的第一输出端，驱动器U1的输出端连接电容C2的第一端。

本实施例中，主控单元输出的脉冲信号的驱动能力较弱，经变压器T1后虽然可以提升脉冲信号的幅值，但其电流较小，不足以使三极管Q1和三极管Q2导通，因此，本实施例在主控单元的第一输出端和电容C2的第一端之间加入了驱动器U1，用于提高脉冲信号的驱动能力，从而使变压器T1有足够的输出功率，保证三极管Q1和三极管Q2的正常导通。

如图2所示，本实施例中雷达接收电路包括电阻R13、电阻R14、运放U5和电阻R15，电阻R13的第一端作为雷达接收电路的输入端，电阻R13的第二端连接运放U5的同相输入端，运放U5的反相输入端通过电阻R14接地，运放U5的输出端通过电阻R15连接运放U5的反相输入端，运放U5的输出端连接主控单元。

本实施例中，由接收天线接收反射波信号，并将接收到的反射波信号转为电信号加至电阻R13的第一端，但其电信号比较微弱，运放U5构成放大电路，用于放大接收天线输出的电信号，最后将放大后的电信号送至主控单元，主控单元根据接收到信号的大小判断高炉中料位的情况。

如图2所示，本实施例中雷达接收电路还包括运放U4和电阻R12，电阻R12的第一端作为雷达接收电路的输入端，电阻R12的第二端连接运放U4的同相输入端，运放U4的输出端连接运放U4的反相输入端，运放U4的输出端连接电阻R13的第一端。

由于接收天线输出的电信号比较微弱，信号在传输的过程中还会在线路上造成损耗，从而导致有用信号传输的效率很低，为了提高信号传输的有效性，本实施例在接收天线和电阻R13之间加入了运放U4，运放U4构成滤波器，利用其输入电阻高，输出电阻低的特性提高信号传输的有效性，同时可以起到一定的隔离作用。

如图3所示，本实施例中运放U5的输出端和主控单元的第一输入端还设有滤波电路，滤波电路包括电阻R8、运放U2、电阻R9、电容C6、电阻R10、电容C7、运放U3和电阻R11，电阻R8的第一端连接运放U5的输出端，电阻R8的第二端连接运放U2的反相输入端，运放U2的同相输入端接地，运放U2的输出端通过电阻R9连接运放U2的反相输入端，运放U2的输出端通过电阻R10连接电容C7的第一端，电容C7的第二端连接运放U3的反相输入端，运放U3的同相输入端接地，运放U3的输出端通过电阻R11连接运放U3的反相输入端，运放U3的输出端连接主控单元的第一输入端。

本实施例中，接收天线在接收反射波信号的同时，还可能接收到一些环境中存在的干扰信号，这些信号将会严重影响雷达测距的精度，为此，本实施例在运放U5的输出端和主控单元的第一输入端添加了滤波电路，其中电阻R8、运放U2、电阻R9和电容C6构成低通滤波电路，电阻R10、电容C7、运放U3和电阻R11导通滤波电路，两个电路组合后构成了带通滤波器，通过滤波电路可以将有用的信号取出，将干扰信号直接滤除，最终将滤波后的电信号送至主控单元。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.高炉料位检测系统，其特征在于，包括雷达测距单元和主控单元，所述雷达测距单元包括雷达发射电路和雷达接收电路，所述雷达发射电路和所述雷达接收电路均与所述主控单元连接，所述雷达发射电路包括电容C2、变压器T1、电容C4、三极管Q1、电容C3、电阻R2、电容C5、电阻R7和三极管Q2，

所述电容C2的第一端连接主控单元的第一输出端，所述电容C2的第二端连接所述变压器T1的第一输入端，所述变压器T1的第二输入端接地，所述变压器T1的第一输出端连接所述电容C4的第一端，所述变压器T1的第二输出端接地，所述电容C4的第二端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的基极通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的集电极连接所述电容C3的第一端，所述电容C3的第二端接地，所述三极管Q1的集电极连接240V电源，所述三极管Q1的发射极通过所述电容C5连接所述三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的集电极连接240V电源，所述三极管Q2的基极通过所述电阻R7接地，所述三极管Q2的基极连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的发射极连接天线L1。

2.根据权利要求1所述的高炉料位检测系统，其特征在于，所述雷达发射电路还包括驱动器U1，所述驱动器U1的输入端连接所述主控单元的第一输出端，所述驱动器U1的输出端连接所述电容C2的第一端。

3.根据权利要求1所述的高炉料位检测系统，其特征在于，所述雷达接收电路包括电阻R13、电阻R14、运放U5和电阻R15，所述电阻R13的第一端作为所述雷达接收电路的输入端，所述电阻R13的第二端连接所述运放U5的同相输入端，所述运放U5的反相输入端通过所述电阻R14接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R15连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端连接所述主控单元。

4.根据权利要求3所述的高炉料位检测系统，其特征在于，所述雷达接收电路还包括运放U4和电阻R12，所述电阻R12的第一端作为所述雷达接收电路的输入端，所述电阻R12的第二端连接所述运放U4的同相输入端，所述运放U4的输出端连接所述运放U4的反相输入端，所述运放U4的输出端连接所述电阻R13的第一端。

5.根据权利要求3所述的高炉料位检测系统，其特征在于，所述运放U5的输出端和所述主控单元的第一输入端还设有滤波电路，所述滤波电路包括电阻R8、运放U2、电阻R9、电容C6、电阻R10、电容C7、运放U3和电阻R11，所述电阻R8的第一端连接所述运放U5的输出端，所述电阻R8的第二端连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的同相输入端接地，所述运放U2的输出端通过所述电阻R9连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的输出端通过所述电阻R10连接所述电容C7的第一端，所述电容C7的第二端连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的同相输入端接地，所述运放U3的输出端通过所述电阻R11连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端连接所述主控单元的第一输入端。