一种机电分离的高炉雷达扫描装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机电分离的高炉雷达扫描装置，属于高炉料面监测技术领域。目的是提供一种机电分离的高炉雷达扫描装置，将扫描雷达的机械运动结构与射频源及信号处理模块等电子元器件相隔离，以达到雷达天线扫描测量过程中射频源与信号处理板能够稳定运行的目的。高炉雷达扫描装置，包括雷达天线、天线喇叭、电机、射频同轴电缆、信号处理板模块，所述雷达天线连接天线喇叭，电机用于驱动雷达天线及天线喇叭往复摆动，雷达天线与信号处理板模块通过射频同轴电缆连接。

【技术实现步骤摘要】
一种机电分离的高炉雷达扫描装置
本专利技术提供了一种机电分离设计的高炉雷达扫描装置，特别涉及到高炉料面监测领域中。
技术介绍
钢铁工业是国家工业发展的重要的基础部门，是发展国民经济与国防建设的物质基础。高炉炼铁是钢铁工业系统中最重要的环节之一，但由于高炉炼铁是一个封闭的、不断添加炉料的连续冶炼过程，长期以来高炉冶炼生产状态下的高炉料面监测一直是一个难题。而采用先进技术，准确测量高炉内部生产状态下的料面变化情况，在一定程度上能够反映高炉内部的冶炼状态，从而指导现场操作人员优化高炉生产过程参数，对于提高高炉冶炼质量、降低冶炼燃料比、减少能源消耗和污染物的排放有着十分重要的意义。由于高炉内部的高温、高压、强粉尘的恶劣环境，目前国内各大钢铁公司逐渐采用了雷达微波测量的方式来监测高炉内部料面的变化情况，主要包括两种：雷达探尺和多点阵列雷达。雷达探尺采用高频微波脉冲信号对高炉料面实时测量，高频脉冲信号具有方向性好、抗干扰能力强、非接触以及实时在线测量等特点，但是目前所采用的单点雷达探尺只能测量料面单点高度变化信息，不能得出整个料线的形状变化。多点阵列雷达利用在高炉顶端的不同位置开多个雷达探测孔，每个探测孔安装一个测距雷达。而根据高炉的大小以及高炉正常生产的炉况变化情况决定开孔数量，在不影响高炉炉体强度和高炉使用寿命的前提下尽可能保证所测点数能够大致仿真出高炉料面的形状。但由于多点雷达即在高炉顶部安装多个单点雷达对整个料面的多个测量点进行实时监测，缺点是高炉顶部打孔过多，且无法在高炉顶部的一条径向上安装多个雷达，从而无法测量一条径向上的料面变化情况。中国专利CN201320863024.0《一种高炉雷达探尺系统》专利技术了一种安装在高炉顶部的高炉雷达探尺系统，通过将微波的发射器和接收器与高炉内部环境隔离，解决了粉尘遮挡发射源的情况，实现了高精确度的非接触式测量。但是由于其只能实时监测高炉内部某一个测量点的料面高度变化情况，无法探测整体的料面变化情况。中国专利CN201210454360.X《一种基于MIMO的高炉雷达测量料面的装置》，利用MIMO雷达的稀疏天线阵列以及近场高分辨率成像算法来得到高炉内整个料面的三维信息。但其成本过高，天线阵列获取雷达回波信号的处理时间较长且近场高分辨成像算法较为复杂无法满足高炉现场实时监测的需求。中国专利CN201210404903.7《一种新型测量高炉料面形状的机械式扫描雷达装置》提出了一种基于万向球云台的高炉三维料面检测装置。可以让雷达天线深入到高炉内部，通过天线的移动加旋转实现对高炉料面全覆盖的微波扫描与三维成像。但由于其雷达的发射器与接收器安装在天线顶端，随天线的扫描运动而往复运动，增加了系统的故障率。且由于发射器与接收器密闭在套筒内部，无法实现雷达的实时在线维护。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种机电分离的高炉雷达扫描装置，将扫描雷达的机械运动结构与射频源及信号处理模块等电子元器件相隔离，以达到雷达天线扫描测量过程中射频源与信号处理板能够稳定运行的目的。为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案为，机电分离的高炉雷达扫描装置，包括雷达天线、天线喇叭，所述高炉雷达扫描装置还包括电机、射频同轴电缆、信号处理板模块，所述雷达天线连接天线喇叭，电机用于驱动雷达天线及天线喇叭往复摆动，雷达天线与信号处理板模块通过射频同轴电缆连接。进一步的，所述高炉雷达扫描装置还包括套筒主体及套筒盖，雷达天线设置在套筒主体内部，天线喇叭设置在套筒主体外部，伸向高炉内部，所述套筒盖内设有电子保护腔，信号处理板模块设置在电子保护腔内，信号处理板模块的屏蔽网线及电源线从套筒盖上穿出。雷达系统的机电分离设计的结构包括射频源及信号处理板，以及分离设置的雷达天线，通过一个长度合适的柔性射频电缆穿过套筒盖使射频源与套筒内部的雷达的发射装置相连接，进行高频微波信号的发射与回收，射频源及信号处理板固定不动，电机带动雷达天线摆动扫描测量。套筒与套筒盖相互配合且独立工作。套筒盖单独设置一个电子保护腔，将射频源与信号处理板固定于电子保护腔中，电子腔与套筒内部完全隔离开，仅通过一个射频电缆与套筒内部喇叭相连，信号处理板的电源及信号线通过穿线孔阀接出；套筒中放置伺服电机与雷达天线，天线通过通道滑块及连接杆与电机相连，随电机的往复运动实验往复摆动扫描测量。进一步的，所述电机通过电机固定支架固定在套筒内部，电机输出端通过滑块及连接杆连接雷达天线。进一步的，所述套筒盖上设有电子腔盖、漏气检测装置、穿线孔阀。进一步的，所述射频同轴电缆穿过套筒盖底部后连接信号处理板模块，所述射频同轴电缆穿过套筒盖底部的位置设有封环及堵塞接线棒。在套筒盖底部穿孔处安装封环及堵塞接线棒，以确保在同轴电缆随天线往复摆动过程中不会造成漏气现象。接线座堵塞与漏气监测双重保险装置。套筒盖中雷达信号与套筒中雷达天线通过一根射频电缆相连接，射频电缆通过套筒盖底部的接线座引入到套筒内部，因此需要加装接线座堵塞棒与封环装置，将接线处完全封闭，以确保套筒与套筒盖之间不会相通；同时，在套筒盖顶端加装漏气检测装置，实时检测套筒冷却保护盖中的是否存在气压、气流变化，以防止套筒中存在漏气现象，为雷达系统的生产在线维修提供安全保障。进一步的，所述高炉雷达扫描装置还包括水冷装置，所述水冷装置包括套筒盖水冷装置及套筒主体水冷装置。进一步的，所述套筒盖水冷装置及套筒主体水冷装置均包括水冷腔、进水管及出水管。采用双重水冷装置来保证雷达电子元器件及天线正常工作。由于雷达套筒直接焊接在高炉炉体上，使得套筒内部环境温度极易受到高炉内部的高温影响，因此在套筒外壁设置一个循环水冷腔，循环供水以降低套筒内部温度；此外，由于射频源及信号处理板放置在密闭的电子腔中，无法散热且易收到环境温度的影响，因此在套筒盖电子保护腔外壁同样设置一个循环水冷腔，进出水管装配在盖子顶端，“低进高出”保证冷却水流经整个电子腔壁，从而起到降低电子腔体内环境温度的作用。两重水冷装置同时开启，为雷达测量系统提供一个稳定且正常的工作环境。进一步的，所述高炉雷达扫描装置还包括氮气吹扫装置，所述氮气吹扫装置包括进气管、出气口及两个金属软管，出气管连通套筒腔体，两个金属软管分别连通雷达天线的波导管及天线喇叭，吹扫波导管内壁以及喇叭内壁防止积灰。采用三重氮气吹扫装置。由于高炉内部存在高温、高压及强粉尘的环境，单独的水冷装置往往不能确保雷达系统的工作环境稳定，因此需要增加三重氮气吹扫装置，三重吹扫包括对套筒内部、波导管以及喇叭的吹扫。对套筒内部的氮气吹扫要求提供氮气压力高于高炉炉内压力，以确保套筒内部环境压力高于高炉内部气压，使得炉内粉尘不会进入套筒内部，从而保证套筒内部洁净。同时，由于炉内高强度的粉尘环境，雷达长时间的测量使得粉尘容易附着在天线波导管及喇叭上，从而造成喇叭及波导管的堵塞，影响微波发射的有效性，因此，增加的对波导管和喇叭的氮气吹扫能够持续有效的对波导管及喇叭口进行清洁处理，从而保证雷达信号有效的发射与回收，保证雷达测量系统的可持续运行，提高雷达系统的寿命。本专利技术利用射频同轴电缆将射频源与天线发射装置分离开，设计一个机械传动装置与射频电子电路装置相分离的高炉机械摆动雷达测量系统。这个系统通过将射频源及信号处理板从雷达套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机电分离的高炉雷达扫描装置，包括雷达天线、天线喇叭，其特征在于，所述高炉雷达扫描装置还包括电机、射频同轴电缆、信号处理板模块，所述雷达天线连接天线喇叭，电机用于驱动雷达天线及天线喇叭往复摆动，雷达天线与信号处理板模块通过射频同轴电缆连接。

【技术特征摘要】
1.一种机电分离的高炉雷达扫描装置，包括雷达天线、天线喇叭，其特征在于，所述高炉雷达扫描装置还包括电机、射频同轴电缆、信号处理板模块，所述雷达天线连接天线喇叭，电机用于驱动雷达天线及天线喇叭往复摆动，雷达天线与信号处理板模块通过射频同轴电缆连接。2.如权利要求1所述的机电分离的高炉雷达扫描装置，其特征在于，所述高炉雷达扫描装置还包括套筒主体及套筒盖，雷达天线设置在套筒主体内部，天线喇叭设置在套筒主体外部，伸向高炉内部，所述套筒盖内设有电子保护腔，信号处理板模块设置在电子保护腔内，信号处理板模块的屏蔽网线及电源线从套筒盖上穿出。3.如权利要求2所述的机电分离的高炉雷达扫描装置，其特征在于，所述电机通过电机固定支架固定在套筒内部，电机输出端通过滑块及连接杆连接雷达天线。4.如权利要求2所述的机电分离的高炉雷达扫描装置，其特征在于，所述套筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈先中，曹虎，侯庆文，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11