一种高炉料面成像装置、系统及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高炉料面成像装置、系统及其测量方法，装置包括雷达天线、频综系统、收发系统和信号处理器；收发系统和雷达天线信号连接，收发系统将频综系统产生的调频信号混频放大后传输至雷达天线；并对雷达天线接收的回波信号低噪声噪声放大、滤波和混频处理；频综系统和收发系统信号相连接，频综系统为收发系统提供调频信号及混频信号；信号处理器和收发系统以及频综系统信号连接，信号处理器对收发系统处理后的回波信号进行相参处理，获取目标的回波距离和方位信息，并对回波距离和方位信息处理获取目标的高度信息，并根据多个目标的高度信息拟合出高炉内物料面的图像。

An imaging device, system and measuring method for blast furnace charge surface

【技术实现步骤摘要】
一种高炉料面成像装置、系统及其测量方法
本专利技术涉及雷达成像
，具体涉及一种高炉料面成像系统装置及其测量方法。
技术介绍
目前国内外用于物位测量仪表有很多种类，如：雷达式、超声波式、激光式、重锤式、射频导纳式、电容式等。以上产品都是基于单点测量原理。在料位测量方面，应用效果并不理想，暴露出诸多问题。影响传统单点测量物位仪表准确测量的因素有以下几点：1、粉末状料仓内物料颗粒细小，进粉时在舱内呈现弥漫状态，细小粉尘飘扬，粉料堆密度小，有粉和无粉的区别趋于模糊。严重影响热成像、红外仪表的测量。2、各种物料的成分湿度等各不相同，导致其物理性质出现差异，尤其是位于不同高度位置的粉料堆密度相差很大，无法用一个统一的物理量去度量，对连续测量造成很大影响。3、炉壁内容易出现挂料现象，所以无法得出真实物位，并且物料呈现凹凸不平的不规则表面，很容易出现冒顶现象。采用单点测量容易产生较大的测量误差。同时，在使用以上设备进行物位测量时，虽然有实时的物位测量数据，但由于无法确知炉内实际情况，对测量数据的准确性无法做出正确判断。需经常通过运行人员对设备测量数据进行多次检定，使得测量设备无法正常投入到自动化运行中。因此，对于能够各种条件下实时获得物料三维立体数据的新型测量系统产生了强烈的应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高炉料面成像装置、系统及其测量方法，以解决现有技术中不能实时获取高炉内物物料的问题。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供了一种高炉料面成像装置，包括雷达天线、频综系统、收发系统和信号处理器；所述频综系统和所述收发系统信号相连接，所述频综系统为收发系统提供调频信号及混频信号；所述收发系统和所述雷达天线信号连接，所述收发系统将频综系统产生的调频信号混频放大后传输至雷达天线；并对雷达天线接收的回波信号低噪声噪声放大、滤波和混频处理；所述信号处理器和所述收发系统信号连接，所述信号处理器对收发系统处理后的回波信号进行相参处理，获取目标的回波距离和方位信息，并对所述回波距离和方位信息处理获取目标的高度信息，并根据多个目标的高度信息拟合出高炉内物料面的图像。进一步地，还包括方位俯仰装置，所述雷达天线和所述方位俯仰装置相连接，所述方位俯仰装置和所述信号处理器通讯连接。进一步地，还包括筒体，所述雷达天线、频综系统、收发系统和信号处理器均安装在所述筒体内。进一步地，还包括冷却装置，所述冷却装置安装在所述筒体内。进一步地，所述冷却装置包括第一冷却装置和第二冷却装置；所述第一冷却装置包括传输管道，所述传输管道的进气端连接至所述筒体外，排气端伸入至所述筒体内，所述进气端和冷却气体相连通；所述第二冷却装置包括螺旋管，所述螺旋管连接至所述筒体内，所述螺旋管和冷却液体相连通。本专利技术还提供了一种高炉料面成像系统，包括：频综系统，用于为收发系统提供调频信号及混频信号；收发系统，用于将所述频综系统产生的调频信号混频放大后传输至雷达天线系统；用于对雷达天线系统接收的回波信号低噪声噪声放大、滤波和混频处理；雷达天线系统，用于将所述收发系统放大后的调频信号辐射至高炉内，并接收回波信号；信号处理系统，用于对所述收发系统处理后的回波信号进行相参处理，获取目标的回波距离和方位信息，并对所述回波距离和方位信息处理获取目标的高度信息，并根据多个目标的高度信息拟合出高炉内物料面的图像。进一步地，还包括方位俯仰系统，所述方位俯仰系统用于接收信号处理系统的控制信号，根据接收所述控制信号控制所述雷达天线系统运动，并向信号处理系统实时回传方位、俯仰信息。本专利技术还提供了一种高炉料面成像测量方法，包括如下步骤：对高炉内的物料面进行扫描，计算所述物料面中每个采样点的实际物料高度；根据每个所述采样点的实际物料高度及对应的坐标位置，建立所述物料面的成像模型；将建立的所述物料面的成像模型和预设定的成像模型进行对比，获取补料信息；其中所述补料信息包括补料位置信息以及补料量信息。进一步地，所述对高炉内的物料面进行扫描前还包括：测量高炉内物料面的单点实际高度；根据所述物料面的实际高度，获取雷达天线测量所述物料面所需的方位角和俯仰角。进一步地，还包括根据获取的所述补料信息对高炉内物料面补料，且在根据获取的所述补料信息对高炉内物料面补料前需再次获取补料信息；若再次获取的补料信息和所述补料信息一致，则根据再次获取的补料信息对高炉内物料面补料，反之则不补料。根据上述技术方案，本专利技术的实施例至少具有以下效果：1、提供炉内料面的三维立体连续分布情况，且很好的解决了投料机遮挡、风尘遮挡、温度高低、光线明暗等难题，比热成像、红外探头、雷达探尺等更直观、精确，使用性能上完全可替代或超过上述设备，可以减少高炉上的开孔数量，提高高炉安全性与可靠性；2、通过本专利技术提供的数据指导调节高炉布料方式、控制高炉煤气分布，可提高炉内风道使用率，使铁矿粉及焦炭燃烧充分，对提高高炉冶炼质量、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，从而降低冶炼成本，提高生产效益；3、本专利技术通过对冶金高炉内物料面进行逐点测量，经数据分析后形成物料面分布并在主控监视计算机上显示，能对炉内物料面异常部分提供坐标位置信息并报警，指导高炉投料机进行精细布料；4、在加料过程中及加料间隙期，炉内均有粉尘、物料分布，且粉料的分布状态、密度、颗粒大小、物理性质、湿度等处于实时变化状态，且有投料机的干扰影响，对系统测量造成很大的干；为了解决以上问题本专利技术采用自适应智能门限、全域多普勒处理、自适应噪声估计、区域恒虚警处理等方式，即利用粉料运动速度高，多普勒频移大；待测料面运动速度慢，多普勒频移小等特点，在频域上进行自适应区分，将常规的运动信号当成杂波滤除，得到待测目标的有效距离信息；5、本专利技术还采用同时采用水冷、氮气冷却和包裹耐高温隔热材料相结合的方式来耐高温，保证了雷达装置具有稳定的工作环境；6、高炉壁与物料面的交接处，容易出现挂料现象，且金属炉壁对雷达探测时易出现的多路径反射现象，可导致雷达无法得出真实物位，本专利技术详细计算各料位面的天线扫描角度并建模，尽量避免测量到炉壁与料面的交界处，信号处理上考虑区域虚警处理；7、结构设计独特，天线罩采用军工陶瓷纤维复合材料，具有透波率好、抗高速撞击能力强、抗高温性能好等特点，适应炉内高温高压环境。附图说明图1为本专利技术具体实施方式高炉料面成像装置的整体结构示意图；图2为本专利技术具体实施方式高炉料面成像系统的结构示意图；图3为本专利技术具体实施方式中显示的第一种显示效果图；图4为本专利技术具体实施方式中显示的第二种显示效果图；图5为本专利技术具体实施方式中显示的第三种显示效果图；图6为图3、图4、图5在本专利技术具体实施方式中同时显示的效果图；图7为本专利技术具体实施方式高炉料面成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉料面成像装置，其特征在于，包括雷达天线、频综系统、收发系统和信号处理器；/n所述频综系统和所述收发系统信号相连接，所述频综系统为收发系统提供调频信号及混频信号；/n所述收发系统和所述雷达天线信号连接，所述收发系统将频综系统产生的调频信号混频放大后传输至雷达天线；并对雷达天线接收的回波信号低噪声噪声放大、滤波和混频处理；/n所述信号处理器和所述收发系统信号连接，所述信号处理器对收发系统处理后的回波信号进行相参处理，获取目标的回波距离和方位信息，并对所述回波距离和方位信息处理获取目标的高度信息，并根据多个目标的高度信息拟合出高炉内物料面的图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种高炉料面成像装置，其特征在于，包括雷达天线、频综系统、收发系统和信号处理器；
所述频综系统和所述收发系统信号相连接，所述频综系统为收发系统提供调频信号及混频信号；
所述收发系统和所述雷达天线信号连接，所述收发系统将频综系统产生的调频信号混频放大后传输至雷达天线；并对雷达天线接收的回波信号低噪声噪声放大、滤波和混频处理；
所述信号处理器和所述收发系统信号连接，所述信号处理器对收发系统处理后的回波信号进行相参处理，获取目标的回波距离和方位信息，并对所述回波距离和方位信息处理获取目标的高度信息，并根据多个目标的高度信息拟合出高炉内物料面的图像。


2.根据权利要求1所述的高炉料面成像装置，其特征在于，还包括方位俯仰装置，所述雷达天线和所述方位俯仰装置相连接，所述方位俯仰装置和所述信号处理器通讯连接。


3.根据权利要求1所述的高炉料面成像装置，其特征在于，还包括筒体，所述雷达天线、频综系统、收发系统和信号处理器均安装在所述筒体内。


4.根据权利要求3所述的高炉料面成像装置，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置安装在所述筒体内。


5.根据权利要求4所述的高炉料面成像装置，其特征在于，所述冷却装置包括第一冷却装置和第二冷却装置；
所述第一冷却装置包括传输管道，所述传输管道的进气端连接至所述筒体外，排气端伸入至所述筒体内，所述进气端和冷却气体相连通；
所述第二冷却装置包括螺旋管，所述螺旋管连接至所述筒体内，所述螺旋管和冷却液体相连通。


6.一种高炉料面成像系统，其特征在于，包括：
频综系统，用于为收发系统提供调频信号及混频信号；
收发系统，用于将所述频综系统产...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永军，章保，殷浩，姚卫雷，张林，姚士康，丁令吾，黄亚香，
申请(专利权)人：南京华雷电子工程研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32