JP3395886B2 - Refractory residual thickness measuring device - Google Patents
Refractory residual thickness measuring deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉等の炉体鉄皮
の保護のため炉内に設置される耐火煉瓦、金属製水冷冷
却パネル等の耐火物の残存厚測定装置に関するものであ
り、高炉シャフト部耐火煉瓦や高炉炉下部の羽口上部の
鉄皮内面に配置された熱負荷軽減の為のCSパネルの残
存厚を連続的に測定する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the remaining thickness of refractory materials such as refractory bricks and metallic water-cooled cooling panels installed in a furnace for protecting the furnace shell of a blast furnace or the like, The present invention relates to a device for continuously measuring the remaining thickness of a CS panel for reducing a heat load, which is arranged on a refractory brick of a shaft portion of a blast furnace or an inner surface of a steel skin at an upper portion of a tuyere at a lower portion of the blast furnace.
【0002】[0002]
【従来の技術】高炉においては、外壁となる鉄皮の内面
に耐火煉瓦を設置し、炉内の高温からの保護を行う。ま
た、高炉炉下部羽口直上部の特に熱負荷が大きい部分で
は鉄皮と耐火煉瓦との中間にCS(Cooling Stable)パ
ネルと呼ばれる鋳鉄製の冷却パネルを設置し、熱負荷の
低減を行っている。高炉においては長期連続操業が行わ
れるため、内面の耐火煉瓦は熱負荷、炉内原料との摩擦
等機械的負荷により徐々に損耗していく。また、CSパ
ネル取付部位においては内面側の耐火煉瓦の損耗が進
み、耐火煉瓦がなくなるとCSパネルへ直接負荷がかか
り、CSパネル自体の損耗が発生し、損耗が進むと冷却
水の漏洩等の破損が発生し、冷却パネルとして機能する
ことが困難となる。これらの耐火煉瓦、CSパネル等の
耐火物の損耗は高炉鉄皮への熱負荷増加や操業自体へも
悪影響を及ぼす。このため、高炉の耐火物の損耗状況を
把握することは非常に重要である。2. Description of the Related Art In a blast furnace, refractory bricks are installed on the inner surface of a steel shell serving as an outer wall to protect the furnace from high temperatures. In addition, at the part where the heat load is particularly high just above the tuyere of the lower part of the blast furnace, a cooling panel made of cast iron called CS (Cooling Stable) panel is installed between the iron shell and the refractory bricks to reduce the heat load. There is. Since long-term continuous operation is performed in the blast furnace, the refractory bricks on the inner surface are gradually worn due to heat load and mechanical load such as friction with the raw material in the furnace. In addition, the wear of the refractory bricks on the inner surface progresses at the CS panel mounting portion. When the refractory bricks disappear, a load is directly applied to the CS panel, and the wear of the CS panel itself occurs. Damage occurs and it becomes difficult to function as a cooling panel. The wear of these refractory materials such as refractory bricks and CS panels adversely affects the heat load on the iron shell of the blast furnace and the operation itself. Therefore, it is very important to understand the wear condition of refractory materials in the blast furnace.
【0003】耐火物の損耗状況監視方法としては耐火物
中または耐火物表面に挿入、設置された熱電対により高
炉内の耐火物各所の温度を計測、監視し、温度及びその
変化により耐火物の損耗状況を推定する方法がある。耐
火物の残厚計測方法としては、高炉休風時に鉄皮外面よ
り耐火物のボーリングを行い、高炉炉内まで貫通孔を開
け、パネル残厚を直接計測することが行われている。こ
れらはいずれも周知の方法である。As a method for monitoring the wear state of a refractory, the temperature of each part of the refractory in the blast furnace is measured and monitored by a thermocouple installed in the refractory or on the surface of the refractory, and the refractory is detected by the temperature and its change. There is a method to estimate the wear situation. As a method for measuring the residual thickness of refractory materials, boring of refractory materials is performed from the outer surface of the iron shell when the blast furnace is in a blast state, a through hole is opened to the inside of the blast furnace, and the residual thickness of the panel is directly measured. All of these are known methods.
【0004】また、CSパネルの耐火物の損傷の測定方
法に関しては、発明者等は、パネルの鉄皮側外面部に超
音波探触子を接触させ超音波を入射し、内面からの反射
信号を検出して信号の伝播時間からパネル残存厚を計測
する方法を発明し、特願平9−198112号として特
許出願した(以下「先願発明」という)。Regarding the method of measuring the damage to the refractory of the CS panel, the inventors have made an ultrasonic probe contact the outer surface of the panel on the iron skin side to inject an ultrasonic wave, and reflect the signal reflected from the inner surface. The inventors invented a method for detecting the residual thickness of the panel from the signal propagation time and applied for a patent as Japanese Patent Application No. 9-198112 (hereinafter referred to as "prior invention").
【0005】先願発明の概要を図6により説明する。C
Sパネル31には、このパネルに一端が固定された複数
のボルト34が埋め込まれている。高炉鉄皮32の該当
箇所には、貫通孔35が設けられ、ボルト34はこの貫
通孔35を通して鉄皮外部まで突出している。突出した
ボルト34に座金及びナットを取付けることによりCS
パネル31をスタンプ材33を介して鉄皮32に固定し
ている。The outline of the prior invention will be described with reference to FIG. C
A plurality of bolts 34, one end of which is fixed to this panel, are embedded in the S panel 31. A through hole 35 is provided at a corresponding portion of the blast furnace iron shell 32, and the bolt 34 projects to the outside of the iron shell through the through hole 35. By attaching a washer and nut to the protruding bolt 34, CS
The panel 31 is fixed to the iron skin 32 via the stamp material 33.
【0006】先願発明においては、このCSパネル31
の取付に利用されているボルト34の鉄皮貫通孔35を
利用してCSパネル31の厚みを計測するものである。
すなわち、ボルト34と鉄皮貫通孔35との隙間に超音
波探触子36を挿入し、CSパネル31の露出面38に
超音波探触子36を直接接触させる。超音波探触子36
は接続ケーブル39により探傷器37に接続され、探傷
器37からの電気信号により超音波を発生してCSパネ
ル31内に超音波信号を送出する。In the invention of the prior application, this CS panel 31
The thickness of the CS panel 31 is measured by using the steel skin through hole 35 of the bolt 34 used for mounting.
That is, the ultrasonic probe 36 is inserted into the gap between the bolt 34 and the steel through-hole 35, and the ultrasonic probe 36 is brought into direct contact with the exposed surface 38 of the CS panel 31. Ultrasonic probe 36
Is connected to the flaw detector 37 by a connection cable 39, generates an ultrasonic wave by an electric signal from the flaw detector 37, and sends the ultrasonic signal into the CS panel 31.
【0007】超音波信号は、CSパネル31内を伝播
し、CSパネル31の炉内面側で反射する。反射信号は
超音波探触子36で検出され、電気信号に変換されて探
傷器37に送られる。探傷器37では、超音波の送出か
ら反射した超音波の検出までに経過した時間を測定し、
これからCSパネル31の厚みを計測する。The ultrasonic signal propagates in the CS panel 31 and is reflected on the furnace inner surface side of the CS panel 31. The reflected signal is detected by the ultrasonic probe 36, converted into an electric signal, and sent to the flaw detector 37. The flaw detector 37 measures the time elapsed from the transmission of ultrasonic waves to the detection of reflected ultrasonic waves,
From this, the thickness of the CS panel 31 is measured.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術には以下のような問題点がある。耐火物に挿
入された熱電対による温度監視による耐火物損耗状況の
推定では耐火物の温度は耐火物の損耗状況のみならず、
高炉の操業状態に伴う熱負荷の変動によっても変動する
ため正確な耐火物の残存厚を知ることは困難であるとい
う問題がある。However, these conventional techniques have the following problems. In estimating the wear state of a refractory by monitoring the temperature with a thermocouple inserted in the refractory, the temperature of the refractory is not limited to the wear state of the refractory,
There is a problem that it is difficult to know the exact remaining thickness of the refractory because it fluctuates depending on the fluctuation of the heat load accompanying the operating state of the blast furnace.
【0009】鉄皮外面からボーリングを行う方法は破壊
試験であり、かつ、高炉休風時にのみ実施可能な方法で
あるので、連続計測を行うことはできないという問題が
ある。また、破壊検査のため耐火物の冷却効果を低下さ
せると共に、その耐久性も著しく低下させるという問題
がある。Since the method of boring from the outer surface of the iron skin is a destructive test and can be carried out only when the blast furnace is in a blast, there is a problem that continuous measurement cannot be carried out. Further, there is a problem that the refractory material cooling effect is reduced due to the destructive inspection, and the durability thereof is also significantly reduced.
【0010】また、CSパネルに超音波探触子を接触さ
せ計測する方法ではCSパネル外面と超音波探触子との
接触状態を良好に保たなければ超音波信号のCSパネル
内への入射を有効に行うことが困難であり、操業時に常
時連続的に接触状態を維持するための機構が複雑となる
という問題がある。また、CSパネルの材質によっては
パネル中での超音波信号の減衰が大きく信号検出が困難
となる場合がある。また、操業中にはCSパネル外面の
温度が上昇し、鉄皮とCSパネルとの間に高温の炉内ガ
スの吹き抜けが発生する場合もあり超音波探触子の熱的
な負荷が上昇し、探触子の破壊が発生するという問題も
ある。Further, in the method of measuring by contacting the ultrasonic probe with the CS panel, if the contact state between the outer surface of the CS panel and the ultrasonic probe is not kept good, the ultrasonic signal is incident on the inside of the CS panel. However, there is a problem in that the mechanism for continuously maintaining the contact state at all times during operation becomes complicated. In addition, depending on the material of the CS panel, the ultrasonic signal in the panel may be greatly attenuated and it may be difficult to detect the signal. In addition, the temperature of the outer surface of the CS panel rises during operation, and blow-through of high-temperature furnace gas may occur between the steel skin and the CS panel, which increases the thermal load on the ultrasonic probe. However, there is also a problem that the probe may be destroyed.
【0011】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、高炉等における耐火物の残存厚を連
続的に安定して計測、監視する装置を提供することを課
題とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus for continuously and stably measuring and monitoring the remaining thickness of a refractory material in a blast furnace or the like.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段は、
(1)耐火物の厚み方向に設けられた貫通孔に埋設され、
一端が耐火物内面に他端が耐火物外面に達する金属管
と、前記金属管内に挿入された導電性のロッド又はケー
ブルと、前記金属管と前記導電性のロッド又はケーブル
とを電気的に絶縁するための非導電性の耐火物とにより
構成されるプローブと、
(2)前記プローブの鉄皮側の一端より、前記導電性のロ
ッド又はケーブルと前記金属管との間に高周波信号を入
力する手段と、
(3)前記プローブを構成するロッドに沿って伝播し、耐
火物内面の端部で反射して入力端に戻った高周波信号を
分離検出する手段と、
(4)前記入力された高周波信号と分離検出された高周波
信号との時間差を計測し、信号の伝播距離を算出する手
段とを有する耐火物の残厚測定装置であって、前記プロ
ーブがシース熱電対であり、シース保護管を前記金属
管、熱電対ケーブルを前記ケーブルとして使用すること
を特徴とする残厚測定装置(請求項1)である。[Means for Solving the Problems] A first means for solving the above problems is (1) embedded in a through hole provided in a thickness direction of a refractory,
A metal tube having one end reaching the refractory inner surface and the other end reaching the refractory outer surface, a conductive rod or cable inserted into the metal tube, and the metal tube and the conductive rod or cable electrically insulated A probe composed of a non-conductive refractory material for (2) inputting a high-frequency signal between the conductive rod or cable and the metal tube from one end on the iron skin side of the probe. Means, and (3) means for separating and detecting a high-frequency signal that propagates along the rod that constitutes the probe and is reflected at the end of the refractory inner surface and returned to the input end, (4) the input high-frequency wave A residual thickness measuring device for a refractory having a means for measuring a time difference between a signal and a separately detected high-frequency signal and calculating a propagation distance of the signal.
Is a sheath thermocouple, and the sheath protection tube is
Using a tube or thermocouple cable as the cable
The remaining thickness measuring device (claim 1).
【0013】本手段においては、耐火物の厚み方向に設
けられた貫通孔内に挿入、埋設された金属管と、金属管
に挿入された導電性のロッド又はケーブルとは金属管内
に挿入された非導電性の耐火物により電気的に絶縁され
るので、これらにより構成されるプローブは、電気的に
は擬似的な同軸ケーブルを形成することになる。よっ
て、プローブの鉄皮外面側の一端より金属管をグランド
(接地極)、導電性ロッド、ケーブルを信号線として高
周波の電気信号を入力すると電気信号はプローブ内を伝
播し、耐火物内面端に到達する。内面端に到達した信号
は端部において反射され、入力側(鉄皮外面側)に伝播
する。In the present means, the metal pipe inserted and buried in the through hole provided in the thickness direction of the refractory and the conductive rod or cable inserted in the metal pipe are inserted into the metal pipe. Since they are electrically insulated by the non-conductive refractory material, the probe constituted by them electrically forms a pseudo coaxial cable. Therefore, when a high frequency electric signal is input from one end of the outer surface of the probe on the metal tube to the ground (ground electrode), the conductive rod and the cable as signal lines, the electric signal propagates in the probe and reaches the inner end of the refractory. To reach. The signal reaching the inner surface end is reflected at the end and propagates to the input side (iron skin outer surface side).
【0014】鉄皮外面側において反射信号を分離検出す
ると、信号を入力してから反射信号が検出されるまでの
時間遅れはプローブの長さとプローブ内での信号の伝播
速度により決定されるので、この時間遅れを計測するこ
とによりプローブ長を計測することが可能となる。When the reflected signal is separated and detected on the outer surface of the iron skin, the time delay from the input of the signal to the detection of the reflected signal is determined by the length of the probe and the propagation speed of the signal in the probe. The probe length can be measured by measuring this time delay.
【0015】プローブは耐火物の貫通孔内に挿入されて
いるので、耐火物の内面側が操業に伴い損耗するとプロ
ーブの内面側も順次損耗しプローブ長は短くなってい
く。従って、プローブ長を連続的に計測することにより
耐火物の残厚も連続的に観察、計測することが可能とな
る。Since the probe is inserted into the through hole of the refractory, when the inner surface of the refractory wears due to the operation, the inner surface of the probe also wears and the probe length becomes shorter. Therefore, by continuously measuring the probe length, it becomes possible to continuously observe and measure the remaining thickness of the refractory.
【0016】[0016]
【0017】本手段においては、耐火物貫通孔に埋設す
るプローブとしてシース熱電対を使用し、シース保護管
と内部の熱電対ケーブルとの間に高周波信号を入力して
いる。シース保護管と熱電対ケーブルとが擬似的な同軸
ケーブルを構成する。よって、高周波信号はシース熱電
対に沿って伝播し、先端部分で反射し、入力端に戻るの
で、信号の入力から反射信号の検出までの時間遅れを計
測することによりシース熱電対の長さを計測することが
可能となる。耐火物の内面側の損耗に伴い、シース熱電
対も順次損耗するので、埋設されたシース熱電対の長さ
を計測することにより耐火物の残厚を計測することが可
能となる。In this means, a sheath thermocouple is used as a probe embedded in the refractory through hole, and a high frequency signal is input between the sheath protection tube and the thermocouple cable inside. The sheath protection tube and the thermocouple cable form a pseudo coaxial cable. Therefore, the high-frequency signal propagates along the sheath thermocouple, is reflected at the tip, and returns to the input end.Therefore, the length of the sheath thermocouple can be determined by measuring the time delay from the input of the signal to the detection of the reflected signal. It becomes possible to measure. As the inner surface side of the refractory material is abraded, the sheath thermocouple is also worn out sequentially, so that the remaining thickness of the refractory material can be measured by measuring the length of the buried sheath thermocouple.
【0018】シース熱電対は容易に入手が可能であるの
で、本手段によれば、特別なプローブを製作する必要が
なくなり、安価な装置とすることができる。Since the sheath thermocouple can be easily obtained, this means eliminates the need to manufacture a special probe, and can be an inexpensive device.
【0019】前記課題を解決するための第2の手段は、
(1)耐火物の厚み方向に設けられた貫通孔に、非伝導性
の耐火物によって互いに隔離されて埋設され、一端が耐
火物内面に他端が耐火物外面に達する導電性の1対のロ
ッドにより構成されるプローブと、
(2)前記プローブの鉄皮側の一端より、前記プローブを
構成するロッド間に高周波信号を入力する手段と、
(3)前記プローブ内を伝播し、耐火物内面の端部で反射
して入力端に戻った高周波信号を分離検出する手段と、
(4)前記入力された高周波信号と分離検出された高周波
信号との時間差を計測し、信号の伝播距離を算出する手
段とを有することを特徴とする耐火物の残厚測定装置
(請求項2)である。 The second means for solving the above-mentioned problems is (1) embedded in a through hole provided in the thickness direction of the refractory material so as to be isolated from each other by a non-conductive refractory material, and one end of the refractory material is buried. A probe composed of a pair of electrically conductive rods, the other end of which reaches the outer surface of the refractory on the inner surface, and (2) a high frequency signal is input between the rods forming the probe from one end on the iron skin side of the probe. Means, (3) means for separating and detecting a high-frequency signal propagating in the probe, reflected at the end of the refractory inner surface and returning to the input end, (4) separated and detected from the input high-frequency signal. And a means for calculating the propagation distance of the signal by measuring the time difference from the high frequency signal, and measuring the residual thickness of the refractory.
(Claim 2)
【0020】本手段によれば、非伝導性の耐火物によっ
て互いに隔離された導電性の1対のロッドによりプロー
ブが構成される。導電性ロッドの一本を信号線とし、他
を接地極として高周波信号を入力するとプローブ(信号
線)に沿って信号は伝播しプローブ先端部(パネル内面
端)で反射し、入力端に戻るので信号の入力から反射信
号の検出までの時間遅れを計測することによりプローブ
の長さを計測することが可能となる。よって、前記各手
段と同様に、耐火物の残厚を測定することができる。According to the present means, the probe is constituted by a pair of conductive rods which are separated from each other by a nonconductive refractory material. When a high frequency signal is input with one of the conductive rods as the signal line and the other as the ground electrode, the signal propagates along the probe (signal line) and is reflected at the probe tip (panel inner surface edge) and returns to the input terminal. The length of the probe can be measured by measuring the time delay from the input of the signal to the detection of the reflected signal. Therefore, the residual thickness of the refractory can be measured in the same manner as the above-mentioned means.
【0021】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第2の手段であって、耐火物がCSパネルであり、
前記1対のロッドのうち1本をCSパネル自体で代替した
ことを特徴とするもの(請求項3)である。A third means for solving the above problems is
In the second means , the refractory is a CS panel,
One of the pair of rods is replaced by the CS panel itself ( Claim 3 ).
【0022】耐火物がCSパネルの場合には金属製のC
Sパネル自体を接地極とし、貫通孔内に挿入した導電性
ロッドを信号線とするとプローブが擬似的な同軸ケーブ
ルを構成するので、高周波信号を入力するとプローブ
(信号線)に沿って信号が伝播する。よって、この方法
によってもCSパネルの厚さを測定することができる。When the refractory is a CS panel, a metal C
When the S panel itself is used as the ground electrode and the conductive rod inserted in the through hole is used as the signal line, the probe forms a pseudo coaxial cable. Therefore, when a high frequency signal is input, the signal propagates along the probe (signal line). To do. Therefore, the thickness of the CS panel can also be measured by this method.
【0023】前記課題を解決するための第4の手段は、
(1)耐火物の厚み方向に設けられた貫通孔に埋設され、
一端が耐火物内面に他端が耐火物外面に達するケーブル
であって、複数の導体間が耐熱性の絶縁物で絶縁された
ケーブルによって構成されるプローブと、
(2)前記プローブの鉄皮側の一端より、前記ケーブルの
導体の一対の間に高周波信号を入力する手段と、
(3)前記プローブ内を伝播し、耐火物内面の端部で反射
して入力端に戻った高周波信号を分離検出する手段と、
(4)前記入力された高周波信号と分離検出された高周波
信号との時間差を計測し、信号の伝播距離を算出する手
段とを有することを特徴とする耐火物の残厚測定装置
(請求項4)である。A fourth means for solving the above-mentioned problems is (1) embedded in a through hole provided in the thickness direction of the refractory,
A probe that is a cable that reaches the refractory inner surface at one end and the refractory outer surface at the other end, and is composed of a cable in which a plurality of conductors are insulated by a heat-resistant insulator, and Means for inputting a high-frequency signal from one end of the cable between a pair of conductors of the cable, and (3) separating the high-frequency signal propagating in the probe and reflected at the inner end of the refractory and returning to the input end. Detecting means, (4) measuring the time difference between the input high-frequency signal and the separately detected high-frequency signal, and measuring the propagation distance of the signal, the residual thickness measurement of the refractory It is a device ( Claim 4 ).
【0024】本手段によれば、複数の導体間が耐熱性の
絶縁物で絶縁されたケーブルがプローブを構成する。こ
のようなケーブルとしては、たとえばMIケーブルが使
用できる。ケーブル導線の一本を信号線とし、他を接地
極として高周波信号を入力するとプローブ(信号線)に
沿って信号は伝播しプローブ先端部(パネル内面端)で
反射し、入力端に戻るので信号の入力から反射信号の検
出までの時間遅れを計測することによりプローブの長さ
を計測することが可能となる。よって、前記各手段と同
様に、耐火物の残厚を測定することができる。According to the present means, the cable in which the plurality of conductors are insulated by the heat-resistant insulator constitutes the probe. As such a cable, an MI cable can be used, for example. When a high frequency signal is input with one of the cable conductors as the signal line and the other as the ground electrode, the signal propagates along the probe (signal line) and is reflected at the probe tip (panel inner surface end) and returns to the input end. It is possible to measure the length of the probe by measuring the time delay from the input of the signal to the detection of the reflected signal. Therefore, the residual thickness of the refractory can be measured in the same manner as the above-mentioned means.
【0025】前記課題を解決するための第5の手段は、
前記第1から第4の手段のいずれかであって、高周波信
号として、擬似ランダム信号を用いることを特徴とする
もの(請求項5)である。 The fifth means for solving the above-mentioned problems is as follows.
In any one of the first to fourth means, a pseudo random signal is used as the high frequency signal ( claim 5 ).
【0026】擬似ランダム信号とは、周期性はあるが、
1周期の中においては不規則な信号とみなすことができ
るような信号をいう。入力信号として擬似ランダム信号
を用い、検出信号として入力信号とパターンの一致した
信号のみを取出せば、入力信号と相関のある検出信号の
みを選択して取出すことができ、ノイズの影響を大幅に
低減することができる。その手法としては、例えば、入
力信号と検出信号の相互相関をとり、相互相関で現れる
ピークの位置から遅れ時間を算出する方法が考えられ
る。同じパターンを有する擬似ランダム信号の相互相関
をとると、位相が一致したときにピークが現れ、位相が
異なるときには相互相関値が0となる。予って、入力信
号と検出信号の相互相関値のピークの現れる位置が両者
の位相差を示すことになり、これから検出信号の遅れ時
間が算出できる。A pseudo random signal has periodicity,
A signal that can be regarded as an irregular signal in one cycle. If a pseudo-random signal is used as the input signal and only the signal whose pattern matches the input signal is extracted as the detection signal, only the detection signal that has a correlation with the input signal can be selected and extracted, greatly reducing the influence of noise. can do. As a method, for example, a method of taking a cross-correlation between the input signal and the detection signal and calculating the delay time from the position of the peak appearing in the cross-correlation can be considered. When cross-correlating pseudo random signals having the same pattern, a peak appears when the phases match and the cross-correlation value becomes 0 when the phases differ. In advance, the position where the peak of the cross-correlation value between the input signal and the detection signal appears indicates the phase difference between them, and the delay time of the detection signal can be calculated from this.
【0027】前記課題を解決するための第6の手段は、
前記第5の手段であって、耐火物に埋設されたプローブ
に対して擬似ランダム信号を入力し、反射信号を分離検
出して、これから信号の伝播距離を算出する手段とし
て、第1の擬似ランダム信号を発生する第1の擬似ラン
ダム信号発生手段と、第1の擬似ランダム信号と信号パ
ターンは同一で周波数がわずかに異なる第2の擬似ラン
ダム信号を発生する第2の擬似ランダム信号発生手段
と、第1及び第2の擬似ランダム信号を乗算する第1の
乗算手段と、第1の擬似ランダム信号を前記プローブに
入力する手段と、前記プローブ中を伝播しプローブ先端
で反射し入力端へ戻った信号を分離検出する手段と、分
離検出された信号と第2の擬似ランダム信号を乗算する
第2の乗算手段と、第1及び第2の乗算手段の結果を積
分する第1及び第2の積分手段と、第1及び第2の積分
手段の出力各々が極値となる時刻の間の時間差を計測す
る手段を有することを特徴とするもの(請求項6)であ
る。A sixth means for solving the above-mentioned problems is as follows.
The fifth means is a means for inputting a pseudo-random signal to a probe embedded in a refractory, separating and detecting a reflected signal, and calculating a propagation distance of the signal from the first pseudo-random signal. First pseudo-random signal generating means for generating a signal, and second pseudo-random signal generating means for generating a second pseudo-random signal having the same signal pattern as the first pseudo-random signal but a slightly different frequency. First multiplication means for multiplying the first and second pseudo-random signals, means for inputting the first pseudo-random signal to the probe, propagation through the probe, reflection at the probe tip, and return to the input end. Means for separating and detecting the signal, second multiplying means for multiplying the separated and detected signal by the second pseudo random signal, and first and second integrating means for integrating the results of the first and second multiplying means. A minute unit, a one output each of the first and second integration means and having a means for measuring the time difference between the time at which an extreme value (claim 6).
【0028】同じ擬似ランダム信号の相互相関をとる
と、1周期のうちお互いの位相が一致する1パルス分の
みにピーク信号が現われ、位相が1パルス以上ずれた場
合には相互相関は0となる。When the cross-correlation of the same pseudo-random signal is taken, a peak signal appears only for one pulse in which the phases are coincident with each other in one cycle, and the cross-correlation becomes 0 when the phase is shifted by one pulse or more. .
【0029】周波数がFである第1の擬似ランダム信号
とパターンが同じで周波数がF+ΔF(F≫ΔF)の第
2の擬似ランダム信号の相互相関をとると、両者の位相
が一致した点を中心として幅が2/ΔFパルスに亙って
ピーク信号が現われ、位相がそれ以上ずれた場合には相
互相関は0となる。両者の位相が一致してから再び一致
するまでの時間は、第1の擬似ランダム信号の周期をT
とすると、TF/ΔFとなる。すなわち、第1の擬似ラ
ンダム信号と第2の擬似ランダム信号の相互相関をとっ
たものを検出信号として用いることにより、時間軸をF
/ΔFに伸ばして観測しているのと同じ効果を得ること
ができる。When the cross-correlation of the second pseudo-random signal whose frequency is F + ΔF (F >> ΔF) and whose pattern is the same as that of the first pseudo-random signal whose frequency is F is taken, the point where the phases of both are coincident As a result, a peak signal appears over a pulse width of 2 / ΔF, and the cross-correlation becomes 0 when the phase shifts more than that. The time from when the phases of the two coincide with each other to the coincidence again is T
Then, it becomes TF / ΔF. That is, by using the cross-correlation of the first pseudo random signal and the second pseudo random signal as the detection signal, the time axis is F
It is possible to obtain the same effect as when observing by extending to / ΔF.
【0030】従って、第1の擬似ランダム信号にΔdだ
けの時間遅れが発生した場合、第2の擬似ランダム信号
との相互相関のピークが現れる時間はΔdF/ΔFとな
る。よって、第1の擬似ランダム信号と第2の擬似ラン
ダム信号の相互相関をとったものを観測し、そのピーク
発生位置を測定すれば、F/ΔF倍の分解能で遅れ時間
Δdを測定することができ、極短い時間Δdを測定でき
る。(詳細は、特開平2−145985号公報、特開平
2−98685号公報参照)Therefore, when a time delay of Δd occurs in the first pseudo random signal, the time at which the peak of the cross correlation with the second pseudo random signal appears is ΔdF / ΔF. Therefore, by observing a cross-correlation of the first pseudo random signal and the second pseudo random signal and measuring the peak occurrence position, the delay time Δd can be measured with a resolution of F / ΔF times. Therefore, the extremely short time Δd can be measured. (For details, refer to JP-A-2-145985 and JP-A-2-98685).
【0031】この手段は、この測定方法を応用したもの
であり、第1の擬似ランダム信号をプローブに入力し、
その反射波を分離検出する。この反射波は、プローブの
長さに対応するだけの時間遅れをもって検出される。こ
の検出信号に、第1の擬似ランダム信号と信号パターン
が同一で周波数がわずかに異なる第2の擬似ランダム信
号を乗算して積分することにより、両者の相互相関を算
出する。そして、基準信号として、第1の擬似ランダム
信号と第2の擬似ランダム信号を乗算して積分すること
により、両者の相互相関を計算する。そして、これら2
つの相互相関のピークが現れる時間差を測定することに
より、入力信号の遅れ時間を算出する。This means is an application of this measuring method, in which the first pseudo-random signal is input to the probe,
The reflected wave is separated and detected. This reflected wave is detected with a time delay corresponding to the length of the probe. The detection signal is multiplied by a second pseudo-random signal having the same signal pattern as the first pseudo-random signal but a slightly different frequency, and integrated to calculate the cross-correlation between the two. Then, as the reference signal, the first pseudo-random signal and the second pseudo-random signal are multiplied and integrated to calculate the cross-correlation between them. And these 2
The delay time of the input signal is calculated by measuring the time difference at which two cross-correlation peaks appear.
【0032】前述のように、この遅れ時間はF/ΔF倍
に拡大されているので、極めて短い時間差であっても測
定が可能である。As described above, since this delay time is expanded by F / ΔF times, it is possible to measure even an extremely short time difference.
【0033】前記課題を解決するための第7の手段は、
前記第5の手段又は第6の手段であって、擬似ランダム
信号がM系列信号であることを特徴とするもの(請求項
7)である。M系列信号は、特定のフィードバックルー
プを持ったシフトレジスタと簡単な論理回路で容易に形
成することができるので、測定に使用する擬似ランダム
信号として最適である。 The seventh means for solving the above-mentioned problems is as follows.
The fifth means or the sixth means, wherein the pseudo random signal is an M-sequence signal (claim 7). Since the M-sequence signal can be easily formed by a shift register having a specific feedback loop and a simple logic circuit, it is optimal as a pseudo-random signal used for measurement.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形
態である高炉耐火物の残厚測定方法の例を示す図であ
る。図1において、1は耐火煉瓦またはCSパネル(耐
火物)、2は鉄皮、3はスタンプ材、4は貫通孔、5は
フランジ、6は金属管、7は導電性ロッド、ケーブル、
8は非導電性耐火物、9は同軸ケーブル、10はコネク
タを示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for measuring the residual thickness of a blast furnace refractory according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a refractory brick or CS panel (refractory), 2 is an iron skin, 3 is a stamp material, 4 is a through hole, 5 is a flange, 6 is a metal tube, 7 is a conductive rod, a cable,
8 is a non-conductive refractory material, 9 is a coaxial cable, and 10 is a connector.
【0035】本実施の形態では、耐火物1の厚み方向に
径φ10mmの貫通孔4を設け貫通孔4内に金属管6及び
導電性ロッド7、非導電性耐火物8により構成されるプ
ローブを挿入している。プローブを構成する金属管6に
は内外径φ6/8mmのSUS管を使用し、金属管中心位
置に内に外径φ1mmのSUS製のロッド7を挿入し金属
管6とロッド7との隙間に非導電性耐火物8(MgO)
を挿入し、金属管6とロッド7間の電気的絶縁とロッド
7の機械的保持を行っている。In this embodiment, a through hole 4 having a diameter of 10 mm is provided in the thickness direction of the refractory 1 and a probe composed of a metal tube 6, a conductive rod 7 and a non-conductive refractory 8 is provided in the through hole 4. Inserting. An SUS pipe having an inner and outer diameter of φ6 / 8 mm is used for the metal pipe 6 which constitutes the probe, and a rod 7 made of SUS having an outer diameter of 1 mm is inserted in the center position of the metal pipe to form a gap between the metal pipe 6 and the rod 7. Non-conductive refractory 8 (MgO)
Is inserted to electrically insulate the metal tube 6 from the rod 7 and mechanically hold the rod 7.
【0036】各寸法は1例を示したものであり、種々の
組み合わせが可能であるが、組み合わせによってプロー
ブを同軸ケーブルとして見た場合の線路インピーダンス
が変化するので、信号の減衰、反射が大きくなり、計測
が困難となる場合がある。また、金属管とロッドとの間
に挿入する非導電性耐火物の電気的特性によっても線路
インピーダンスは変化する。Each dimension shows one example, and various combinations are possible. However, since the line impedance when the probe is viewed as a coaxial cable changes depending on the combination, signal attenuation and reflection increase. , It may be difficult to measure. The line impedance also changes depending on the electrical characteristics of the non-conductive refractory material inserted between the metal tube and the rod.
【0037】本実施の形態においては、線路インピーダ
ンスは40〜50Ω程度であり、信号の減衰を低く抑え
ることが可能である。In the present embodiment, the line impedance is about 40 to 50Ω, and the signal attenuation can be suppressed to a low level.
【0038】プローブは予め一体に整形した所定の長さ
のもの(1.5-2.0m)を製作した上で耐火物1の貫通孔
4に挿入する。耐火物の貫通孔4に対応する位置の高炉
鉄皮2に径φ100mm程度の開口を設けスタンプ材3の除
去を行い耐火物貫通孔部4を露出させ、鉄皮2開口部に
はフランジ5を取付、貫通孔4内に挿入したプローブ後
端を鉄皮外面に引き出した状態で、フランジ5のプロー
ブ引き出し部分でシールを行うようにする。プローブ後
端には同軸型のコネクタ10(M型、N型、BNC等)を
取付け、同軸ケーブル9と接続し、計測器への接続を行
っている。本実施の形態ではプローブ先端を耐火物1内
面位置に合わせて挿入し、プローブ後端は鉄皮2表面よ
り1〜1.5mの位置でコネクタを取り付けている。A probe having a predetermined length (1.5-2.0 m) which is integrally shaped in advance is manufactured and then inserted into the through hole 4 of the refractory 1. An opening having a diameter of about 100 mm is provided in the blast furnace iron shell 2 at a position corresponding to the through hole 4 of the refractory, and the stamp material 3 is removed to expose the through hole portion 4 of the refractory, and a flange 5 is provided at the opening of the iron shell 2. With the rear end of the probe that is attached and inserted into the through hole 4 being pulled out to the outer surface of the iron skin, sealing is performed at the probe pulling out portion of the flange 5. A coaxial type connector 10 (M type, N type, BNC, etc.) is attached to the rear end of the probe and is connected to the coaxial cable 9 for connection to a measuring instrument. In this embodiment, the tip of the probe is inserted according to the position of the inner surface of the refractory 1 and the rear end of the probe is attached with a connector at a position of 1 to 1.5 m from the surface of the iron shell 2.
【0039】また、プローブ〜計測機器間を接続する同
軸ケーブル9としては、プローブと同軸ケーブル9との
線路インピーダンスが大きく異なると接続コネクタ部分
での減衰、反射が増大するため、プローブの線路インピ
ーダンスにあわせ、線路インピーダンス50Ωの5D−
2Vケーブルを使用している。As for the coaxial cable 9 for connecting the probe and the measuring instrument, if the line impedance of the probe and the coaxial cable 9 are significantly different, the attenuation and reflection at the connecting connector portion will increase. In addition, 5D with a line impedance of 50Ω
I am using a 2V cable.
【0040】また、本実施の形態は、実稼働中の高炉に
おいて取付を行うもので、休風中の高炉において鉄皮開
口、スタンプ材開口を行った上で、炉体内面の耐火物の
ボーリングを行い貫通孔の施工を行った上でプローブの
挿入固定を行う。In addition, this embodiment is to be installed in a blast furnace which is in actual operation, and after opening the shell and stamping material in the blast furnace in a resting state, the refractory boring on the inner surface of the furnace is performed. After performing the through hole construction, the probe is inserted and fixed.
【0041】図2にプローブに高周波パルス信号を入力
した場合に検出される反射信号波形の例を示す。図2
(a)はプローブ先端において外側金属管と内側の導電性
ロッドとが電気的に絶縁されたオープン状態での反射信
号の例を示す。反射信号パルスの時間軸上の位置を検出
し、信号の往復による時間遅れの変化よりプローブ長の
変化が計測される。FIG. 2 shows an example of a reflected signal waveform detected when a high frequency pulse signal is input to the probe. Figure 2
(a) shows an example of a reflection signal in an open state in which the outer metal tube and the inner conductive rod are electrically insulated at the probe tip. The position of the reflected signal pulse on the time axis is detected, and the change in the probe length is measured from the change in the time delay due to the round trip of the signal.
【0042】図2(b)はプローブ先端で内外が電気的に
接触したショート状態での反射信号の例を示しており、
オープン状態に対して位相が反転した信号が観察され
る。先端の電気的な接触状態は炉内の状態、先端への付
着物の有無等により変化するため、反射信号の位相の反
転が発生する場合もあるが信号の時間遅れ自体は変化し
ないことから信号の位相を判別し、信号の時間遅れを正
確に計測すればプローブ長の計測に対する影響は少な
い。FIG. 2 (b) shows an example of a reflected signal in a short state in which the inside and the outside of the probe are in electrical contact with each other,
A signal whose phase is inverted with respect to the open state is observed. Since the electrical contact state of the tip changes depending on the inside of the furnace and the presence or absence of deposits on the tip, inversion of the phase of the reflected signal may occur, but the signal time delay itself does not change. If the phase is determined and the time delay of the signal is accurately measured, the influence on the measurement of the probe length is small.
【0043】図3は、本発明の第2の実施の形態を示す
図である。以下の図において、本発明の実施の形態を示
す前出の図において示された構成には同じ符号を付して
その説明を省略する。図3において、11はシース熱電
対のシース管、12はシース熱電対の熱電対素線を示
す。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the following figures, the same reference numerals are given to the configurations shown in the above-mentioned figures showing the embodiment of the present invention, and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, 11 is a sheath thermocouple sheath tube, and 12 is a sheath thermocouple thermocouple wire.
【0044】本実施の形態では、プローブとして、内外
径φ6/8mmのSUS管がシース管11(保護管)とさ
れ、シース管11内部に熱電対素線12が挿入され、シ
ース管11と熱電対素線12との隙間には非導電性耐火
物(MgO)が充填されたシース熱電対を用い、先端が
耐火物1内面位置となるように貫通孔内4に挿入、埋設
しプローブ後端の鉄皮2外面への取り出しを行ってい
る。シース熱電対のシース部分11をグランド(接地
極)、熱電対素線12(1本または2本)を信号線とし
た擬似的な同軸ケーブルとみなし、同軸ケーブル用コネ
クタ10を取付、同軸ケーブル9との接続を行ってい
る。シース熱電対を擬似的な同軸ケーブルと見做してプ
ローブとして用いた場合には、その線路インピーダンス
は通常の同軸ケーブルとは異なり、ケーブル各所でのバ
ラツキも発生するため信号の減衰、歪みが通常のケーブ
ルに対して増加するが、プローブであるシース熱電対の
部分を短くすることにより、信号の減衰の影響を小さく
することが可能である。In the present embodiment, a SUS tube having an inner and outer diameter of φ6 / 8 mm is used as a sheath tube 11 (protection tube) as a probe, and the thermocouple wire 12 is inserted into the sheath tube 11 to connect the sheath tube 11 and the thermoelectric tube. A sheath thermocouple filled with a non-conductive refractory (MgO) is used in the gap between the pair of wires 12, and is inserted and embedded in the through hole 4 so that the tip is located on the inner surface of the refractory 1 and the probe rear end. It is taken out to the outer surface of the iron skin 2. The sheath portion 11 of the sheath thermocouple is regarded as a pseudo coaxial cable using the ground (ground electrode) and the thermocouple element wires 12 (one or two) as signal lines, and the coaxial cable connector 10 is attached to the coaxial cable 9 Is connected with. When a sheath thermocouple is regarded as a pseudo coaxial cable and used as a probe, its line impedance differs from that of a normal coaxial cable, and since variations occur at various parts of the cable, signal attenuation and distortion usually occur. However, it is possible to reduce the influence of signal attenuation by shortening the portion of the sheath thermocouple which is the probe.
【0045】また、挿入、埋設されたシース熱電対は先
端部が損耗するまでは、熱電対本来の機能を生かし温度
計測に用いることも可能である。本実施の形態ではシー
ス熱電対の先端を耐火物の内面位置として挿入、接地を
行っているが、先端位置が耐火物中間位置になるように
挿入、埋設を行い、耐火物の損耗が少ない場合には温度
監視を、耐火物が一定(プローブ先端位置)以上損耗し
た場合にはプローブ長計測による残厚計測を行うように
することも可能である。Further, the inserted and buried sheath thermocouple can be used for temperature measurement by utilizing the original function of the thermocouple until the tip portion is worn. In the present embodiment, the tip of the sheath thermocouple is inserted as the inner surface position of the refractory and grounded.However, when the tip is inserted and buried so that the tip position is the middle position of the refractory, wear of the refractory is small. It is also possible to monitor the temperature and to measure the residual thickness by measuring the probe length when the refractory has worn out more than a certain amount (probe tip position).
【0046】本発明の第3の実施の形態を図4に示す。
図4において13はカーボンロッドを示す。本実施の形
態では、耐火物1に設けた貫通孔4内に2本のカーボン
ロッド13を平行に挿入し、貫通孔及び各カーボンロッ
ド間は非導電性耐火物8で充填し、耐火物1外面からカ
ーボンロッド13先端が突出した状態でカーボンロッド
13を固定している。The third embodiment of the present invention is shown in FIG.
In FIG. 4, 13 indicates a carbon rod. In the present embodiment, two carbon rods 13 are inserted in parallel into the through holes 4 provided in the refractory 1 and non-conductive refractory 8 is filled between the through holes and the carbon rods. The carbon rod 13 is fixed with the tip of the carbon rod 13 protruding from the outer surface.
【0047】本実施の形態においては、一方のカーボン
ロッド13を接地極とし、他方を信号線とし、カーボン
ロッド13後端部を鉄皮2外側から挿入された同軸ケー
ブル9と接続している。またカーボンロッド13と同軸
ケーブル9の接続部分は熱保護のため耐火物で覆ってい
る。2本のほぼ平行に設置されたカーボンロッド13
(導電体)の一方を接地極とし、他方を信号線として高
周波信号の入力を行うと2本のカーボンロッド13間で
電磁界を維持し、信号が伝播する。In the present embodiment, one carbon rod 13 is used as a ground electrode, the other is used as a signal line, and the rear end of the carbon rod 13 is connected to the coaxial cable 9 inserted from the outside of the iron shell 2. The connecting portion between the carbon rod 13 and the coaxial cable 9 is covered with a refractory material for heat protection. Two carbon rods 13 installed almost in parallel
When one of the (conductors) is used as a ground electrode and the other is used as a signal line to input a high frequency signal, an electromagnetic field is maintained between the two carbon rods 13 and the signal propagates.
【0048】本実施の形態では貫通孔4内にはカーボン
ロッド13と耐火物8のみを挿入し、金属管等は挿入し
ないので、プローブと耐火物1との機械的強度の差が小
さくなっている。よって、強度の強いプローブ部分のみ
が炉内に残存するような状態が発生する事態を避け、よ
り正確に耐火物残厚を計測することを可能としている。In the present embodiment, only the carbon rod 13 and the refractory 8 are inserted into the through hole 4, and no metal tube or the like is inserted. Therefore, the difference in mechanical strength between the probe and the refractory 1 becomes small. There is. Therefore, it is possible to more accurately measure the residual thickness of the refractory while avoiding a situation in which only the strong probe portion remains in the furnace.
【0049】また、本実施の形態では2本のカーボンロ
ッドを挿入したが複数本のカーボンロッドを挿入し、1
本を信号線とし、残りを接地極とし、これらを対として
使用することにより信号の伝播状態を良好にすることも
可能である。また、挿入するカーボンロッドを1本と
し、接地極を高炉鉄皮にした場合においても信号減衰、
歪みは激しくなるもののプローブ(カーボンロッド)に
沿った信号の伝播、反射信号の検出は可能であり簡易な
構成で計測を実現することが可能である。Further, in this embodiment, two carbon rods are inserted, but a plurality of carbon rods are inserted, and
It is also possible to improve the signal propagation state by using the book as a signal line and the rest as a ground electrode and using these as a pair. Moreover, even if the carbon rod to be inserted is one and the ground electrode is made of blast furnace iron shell, signal attenuation,
Although the distortion becomes severe, it is possible to propagate the signal along the probe (carbon rod) and detect the reflected signal, and it is possible to realize the measurement with a simple configuration.
【0050】さらに、計測対象が金属製のCSパネルの
場合には貫通孔内に1本の導電性材料を挿入した場合で
も、CSパネル自体を接地極とし、導電性材料を信号線
とすることにより擬似的な同軸ケーブルを構成すること
が可能でありより安定した信号伝播、反射信号の検出を
行うことが可能である。Further, when the object to be measured is a metal CS panel, even if one conductive material is inserted into the through hole, the CS panel itself should be the ground electrode and the conductive material should be the signal line. Thus, it is possible to configure a pseudo coaxial cable, and more stable signal propagation and reflected signal detection can be performed.
【0051】図5に前記各実施の形態において使用する
高周波信号の入力反射信号の検出、プローブ長の算出を
行う計測器の構成の例を示す。図5において、14、1
5はクロック信号発生器、16、17は擬似ランダム信
号発生器、18、19は乗算器(周波数ミキサ)、2
0、21は積分器(帯域制限フィルタ)、22は方向性
結合器、23は信号処理装置を示す
クロック信号発生器14、15はそれぞれF(1500.000
MHz)及びF+ΔF(1500.010MHz)のクロック信
号を発生し,擬似ランダム信号発生器16、17に入力
する。本実施の形態においては、擬似ランダム信号発生
器としてフィードバックループを有するシフトレジスタ
により構成されるM系列信号発生器を使用し、クロック
信号により符号長127のM系列信号(擬似ランダム信
号)を発生している。FIG. 5 shows an example of the configuration of a measuring instrument used in each of the above-mentioned embodiments for detecting the input reflection signal of the high frequency signal and calculating the probe length. In FIG. 5, 14, 1
5 is a clock signal generator, 16 and 17 are pseudo random signal generators, 18 and 19 are multipliers (frequency mixers), 2
Reference numerals 0 and 21 denote integrators (band limiting filters), 22 denotes a directional coupler, 23 denotes a signal processing device, and clock signal generators 14 and 15 respectively have F (1500.000).
MHz) and F + ΔF (1500.010 MHz) clock signals are generated and input to the pseudo random signal generators 16 and 17. In this embodiment, an M-sequence signal generator configured by a shift register having a feedback loop is used as a pseudo-random signal generator, and an M-sequence signal (pseudo-random signal) having a code length 127 is generated by a clock signal. ing.
【0052】擬似ランダム信号発生器16、17の出力
は乗算器18に入力され乗算され、乗算結果の出力は積
分器20で積分(帯域制限)されて2つの擬似ランダム
信号の相互相関が計算される。前述したように、この相
互相関信号は、擬似ランダム信号の周期をTとするとT
F/ΔF毎に、2/ΔFの間だけピークを有する信号と
なる。この実施の形態の場合、T=127/(1.5×109)、
F=1.5×109、ΔF=1.0×104であるので、1.27×10-2
sec毎に、2.0×10-4間に亙ってピークを有する相互相関
信号が得られる。この信号を、信号伝送の時間遅れのな
い時間基準信号として使用する。The outputs of the pseudo random signal generators 16 and 17 are input to and multiplied by a multiplier 18, and the output of the multiplication result is integrated (band-limited) by an integrator 20 to calculate the cross-correlation of the two pseudo random signals. It As described above, this cross-correlation signal is T
For each F / ΔF, the signal has a peak only during 2 / ΔF. In the case of this embodiment, T = 127 / (1.5 × 10 9 ),
Since F = 1.5 × 10 9 and ΔF = 1.0 × 10 4 , 1.27 × 10 -2
A cross-correlation signal with a peak over 2.0 × 10 −4 is obtained every sec. This signal is used as a time reference signal with no time delay in signal transmission.
【0053】一方、擬似ランダム信号発生器16の出力
は方向性結合器22を介して外部に出力され,同軸ケー
ブル9に入力される。同軸ケーブル9を伝播した信号は
ケーブル先端に接続されたプローブに入力されプローブ
先端で反射された信号は同軸ケーブル9を逆方向に伝播
し計測器に戻り、方向性結合器22に入力される。On the other hand, the output of the pseudo random signal generator 16 is output to the outside via the directional coupler 22 and input to the coaxial cable 9. The signal propagating through the coaxial cable 9 is input to the probe connected to the tip of the cable, and the signal reflected at the probe tip is propagated in the opposite direction of the coaxial cable 9 and returned to the measuring instrument to be input to the directional coupler 22.
【0054】方向性結合器22に逆方向から入力された
反射信号は方向性結合器22により分離され、分離され
た信号は乗算器19により擬似ランダム信号発生器17
の出力と乗算される。乗算結果の出力は積分器21で積
分(帯域制限)され、両者の相互相関信号が得られる。
この相互相関信号は、積分器20で得られた基準となる
相互相関信号と同じ周期とパターンを有するが、プロー
ブ先端までの往復に要した時間だけ遅れている。前述し
たように、この遅れ時間は、F/ΔF=1.5×105倍に拡
大されているので、精密な測定が可能となる。The reflected signal inputted to the directional coupler 22 from the opposite direction is separated by the directional coupler 22, and the separated signal is multiplied by the pseudo random signal generator 17 by the multiplier 19.
Is multiplied by the output of. The output of the multiplication result is integrated (band-limited) by the integrator 21, and the cross-correlation signal of both is obtained.
This cross-correlation signal has the same period and pattern as the reference cross-correlation signal obtained by the integrator 20, but is delayed by the time required for the round trip to the probe tip. As described above, since this delay time is expanded to F / ΔF = 1.5 × 10 5 times, precise measurement becomes possible.
【0055】積分器20、21の出力信号は信号処理装
置に入力され、信号処理装置により信号間の時間遅れを
計測することによりプローブ部分での信号の往復の伝播
による時間遅れを距離に換算することによりプローブ分
の長さを算出する。信号処理装置では時間基準信号に対
する検知信号の時間遅れの変化からプローブ長の変化を
計測することが可能となるThe output signals of the integrators 20 and 21 are input to the signal processing device, and the signal processing device measures the time delay between the signals to convert the time delay due to the round trip propagation of the signal in the probe portion into a distance. Thus, the length of the probe portion is calculated. In signal processing equipment, it becomes possible to measure changes in probe length from changes in the time delay of the detection signal with respect to the time reference signal.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐火物中の厚さ方向にプローブを埋設することにより、
簡易な方法で耐火物の残厚を連続的に計測、監視するこ
とが可能となる。また、耐火物に対する加工も最小限で
よく、耐火物の耐熱、冷却効果、機械的強度、耐久性を
損なうことなく計測を実施することができる。また、耐
火物の材質の計測への影響も少なく安定した連続計測が
実現できる。さらに、埋設プローブは金属と非導電性耐
火物により構成されるので、耐火物の温度、鉄皮と耐火
物間での高温炉内ガスの吹き抜け等の影響を受けにく
く、耐久性にも優れ安定した計測の実現が可能である。As described above, according to the present invention,
By embedding the probe in the thickness direction in the refractory,
It becomes possible to continuously measure and monitor the remaining thickness of the refractory by a simple method. Further, the processing of the refractory material may be minimal, and the measurement can be performed without impairing the heat resistance, cooling effect, mechanical strength, and durability of the refractory material. In addition, stable continuous measurement can be realized with little influence on the measurement of the refractory material. Furthermore, since the embedded probe is composed of metal and non-conductive refractory, it is not easily affected by the temperature of the refractory, blow-through of high-temperature furnace gas between the iron shell and the refractory, and has excellent durability and stability. It is possible to realize the measurement.
【0057】さらに、測定に際し擬似ランダム信号を用
いているのでS/N比を大きくすることができ、加え
て、周波数がわずかにずれた2つの擬似ランダム信号の
総合相関処理を利用した測定方法を採用しているので、
精密な測定が可能である。Further, since the pseudo-random signal is used for the measurement, the S / N ratio can be increased, and in addition, the measuring method utilizing the total correlation processing of the two pseudo-random signals whose frequencies are slightly deviated Since it is adopted,
Precise measurement is possible.
【図1】本発明の第1の実施の形態である高炉耐火物の
残厚測定方法の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a residual thickness measuring method for a blast furnace refractory according to a first embodiment of the present invention.
【図2】プローブに高周波パルス信号を入力した場合に
検出される反射信号波形の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a reflected signal waveform detected when a high frequency pulse signal is input to the probe.
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施の形態において使用する計測器の
構成の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of a measuring instrument used in the embodiment of the present invention.
【図6】従来の耐火物残厚測定装置の例を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional refractory residual thickness measuring device.
1 耐火煉瓦またはCSパネル(耐火物) 2 鉄皮 3 スタンプ材 4 貫通孔 5 フランジ 6 金属管 7 導電性ロッド、ケーブル 8 非導電性耐火物 9 同軸ケーブル 10 コネクタ 11 シース熱電対のシース管 12 シース熱電対の熱電対素線 13 カーボンロッド 14、15 クロック信号発生器 16、17 擬似ランダム信号発生器 18、19 乗算器(周波数ミキサ) 20、21 積分器(帯域制限フィルタ) 22 方向性結合器 23 信号処理装置 1 Refractory brick or CS panel (refractory) 2 iron skin 3 stamp materials 4 through holes 5 flange 6 metal tubes 7 Conductive rod, cable 8 Non-conductive refractory 9 coaxial cable 10 connectors 11 Sheath thermocouple sheath tube 12 Thermocouple element of sheath thermocouple 13 carbon rod 14, 15 Clock signal generator 16, 17 Pseudo random signal generator 18, 19 Multiplier (frequency mixer) 20, 21 Integrator (band limiting filter) 22 Directional coupler 23 Signal processing device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/00 - 7/34 C21B 7/00 - 9/16 F27B 1/00 - 3/28 F27D 1/00 - 1/18 F27D 17/00 - 23/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 7 /00-7/34 C21B 7/00-9/16 F27B 1/00-3/28 F27D 1 / 00-1/18 F27D 17/00-23/04
Claims (7)
孔に埋設され、一端が耐火物内面に他端が耐火物外面に
達する金属管と、前記金属管内に挿入された導電性のロ
ッド又はケーブルと、前記金属管と前記導電性のロッド
又はケーブルとを電気的に絶縁するための非導電性の耐
火物とにより構成されるプローブと、 (2)前記プローブの鉄皮側の一端より、前記導電性のロ
ッド又はケーブルと前記金属管との間に高周波信号を入
力する手段と、 (3)前記プローブを構成するロッドに沿って伝播し、耐
火物内面の端部で反射して入力端に戻った高周波信号を
分離検出する手段と、 (4)前記入力された高周波信号と分離検出された高周波
信号との時間差を計測し、信号の伝播距離を算出する手
段とを有する耐火物の残厚測定装置であって、前記プロ
ーブがシース熱電対であり、シース保護管を前記金属
管、熱電対ケーブルを前記ケーブルとして使用すること
を特徴とする残厚測定装置。 (1) A metal pipe embedded in a through hole provided in a thickness direction of a refractory and having one end reaching an inner surface of the refractory and the other end reaching an outer surface of the refractory, and a conductive member inserted in the metal pipe. A rod or cable of, and a probe constituted by a non-conductive refractory for electrically insulating the metal tube and the conductive rod or cable, (2) iron probe side of the probe From one end, means for inputting a high-frequency signal between the conductive rod or cable and the metal tube, and (3) propagated along the rod constituting the probe and reflected at the end of the inner surface of the refractory. refractory having means for separating and detecting the high frequency signal returned to the input end, and means for calculating (4) the measured time difference between the input high-frequency signal and separates the detected high frequency signal, the signal propagation distance of Te A device for measuring the remaining thickness of an object,
Is a sheath thermocouple, and the sheath protection tube is
Using a tube or thermocouple cable as the cable
A residual thickness measuring device characterized by:
孔に、非伝導性の耐火物によって互いに隔離されて埋設
され、一端が耐火物内面に他端が耐火物外面に達する導
電性の1対のロッドにより構成されるプローブと、 (2)前記プローブの鉄皮側の一端より、前記プローブを
構成するロッド間に高周波信号を入力する手段と、 (3)前記プローブ内を伝播し、耐火物内面の端部で反射
して入力端に戻った高周波信号を分離検出する手段と、 (4)前記入力された高周波信号と分離検出された高周波
信号との時間差を計測し、信号の伝播距離を算出する手
段とを有することを特徴とする耐火物の残厚測定装置。 2. (1) Conductivity that is embedded in a through-hole provided in the thickness direction of a refractory material so as to be isolated from each other by a non-conductive refractory material, with one end reaching the inner surface of the refractory material and the other end reaching the outer surface of the refractory material. A probe formed of a pair of flexible rods, (2) means for inputting a high-frequency signal between the rods forming the probe from one end on the iron skin side of the probe, and (3) propagation inside the probe. Then, means for separating and detecting the high frequency signal reflected at the end of the refractory inner surface and returning to the input end, (4) measuring the time difference between the input high frequency signal and the separately detected high frequency signal, And a means for calculating the propagation distance of the refractory.
であって、耐火物がCSパネルであり、前記1対のロッ
ドのうち1本をCSパネル自体で代替したことを特徴と
する耐火物の残厚測定装置。 3. The refractory residual thickness measuring device according to claim 2 , wherein the refractory is a CS panel, and one of the pair of rods is replaced by the CS panel itself. Refractory residual thickness measuring device.
孔に埋設され、一端が耐火物内面に他端が耐火物外面に
達するケーブルであって、複数の導体間が耐熱性の絶縁
物で絶縁されたケーブルによって構成されるプローブ
と、 (2)前記プローブの鉄皮側の一端より、前記ケーブルの
導体の一対の間に高周波信号を入力する手段と、 (3)前記プローブ内を伝播し、耐火物内面の端部で反射
して入力端に戻った高周波信号を分離検出する手段と、 (4)前記入力された高周波信号と分離検出された高周波
信号との時間差を計測し、信号の伝播距離を算出する手
段とを有することを特徴とする耐火物の残厚測定装置。 4. (1) A cable which is embedded in a through hole provided in the thickness direction of a refractory material and has one end reaching the inner surface of the refractory material and the other end reaching the outer surface of the refractory material, the plurality of conductors having heat resistance. A probe constituted by a cable insulated with an insulator, (2) means for inputting a high-frequency signal between a pair of conductors of the cable from one end on the iron skin side of the probe, (3) inside the probe Means for separating and detecting the high-frequency signal that propagates through, is reflected at the end of the refractory inner surface and returns to the input end, and (4) measures the time difference between the input high-frequency signal and the separated and detected high-frequency signal. And a means for calculating a propagation distance of a signal, the residual thickness measuring apparatus for a refractory.
用いることを特徴とする請求項1から請求項4のうちい
ずれか1項に記載の耐火物の残厚測定装置。 5. The refractory residual thickness measuring device according to claim 1, wherein a pseudo-random signal is used as the high frequency signal.
似ランダム信号を入力し、反射信号を分離検出して、こ
れから信号の伝播距離を算出する手段として、第1の擬
似ランダム信号を発生する第1の擬似ランダム信号発生
手段と、第1の擬似ランダム信号と信号パターンは同一
で周波数がわずかに異なる第2の擬似ランダム信号を発
生する第2の擬似ランダム信号発生手段と、第1及び第
2の擬似ランダム信号を乗算する第1の乗算手段と、第
1の擬似ランダム信号を前記プローブに入力する手段
と、前記プローブ中を伝播しプローブ先端で反射し入力
端へ戻った信号を分離検出する手段と、分離検出された
信号と第2の擬似ランダム信号を乗算する第2の乗算手
段と、第1及び第2の乗算手段の結果を積分する第1及
び第2の積分手段と、第1及び第2の積分手段の出力各
々が極値となる時刻の間の時間差を計測する手段を有す
ることを特徴とする請求項5に記載の耐火物の残厚測定
装置。 6. A first pseudo-random signal is generated as a means for inputting a pseudo-random signal to a probe embedded in a refractory, separating and detecting a reflected signal, and calculating the propagation distance of the signal from this. A first pseudo-random signal generating means, a second pseudo-random signal generating means for generating a second pseudo-random signal having the same signal pattern as the first pseudo-random signal and a slightly different frequency; First multiplication means for multiplying two pseudo-random signals, means for inputting the first pseudo-random signal to the probe, and a signal that propagates in the probe, is reflected at the probe tip, and returns to the input end is separated and detected. Means, second multiplying means for multiplying the separately detected signal and the second pseudo random signal, and first and second integrating means for integrating the results of the first and second multiplying means, Remaining thickness measurement apparatus of the refractory according to claim 5, wherein the output of each of the first and second integration means and having a means for measuring the time difference between the time at which the extreme value.
とを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の耐火物の
残厚測定装置。7. The refractory residual thickness measuring device according to claim 5, wherein the pseudo-random signal is an M-sequence signal.
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