一种工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法，包括：耐高温导光晶体管、光学耦合设备、光谱仪和测温组件，所述耐高温导光晶体管一端置于工业炉内，另一端连接所述光学耦合设备，所述光学耦合设备通过光纤连接所述测温组件和所述光谱仪；所述耐高温导光晶体管包括一陶瓷外管，所述陶瓷外管的内腔内设有导光晶体棒，所述导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物；所述光学耦合设备外设有水冷设备。本装置不能够连续测量工业炉的温度，而且能够同步获得炉内准确的光谱信息，用于分析炉内材料的组分、浓度、含量等信息，有助于提高钢材质量。

【技术实现步骤摘要】
一种工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法
本专利技术涉及温度测量设备领域，尤其涉及一种工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法。
技术介绍
目前，炼钢炉内钢水温度的测量，主要采用热电偶来间断性进行测量，钢水成分的分析通过取样，然后离线来检测钢水成分。炼钢炉内钢水温度连续在线测量对于实现炼钢生产过程智能化、自动化控制，提高钢材的质量具有重要意义。同时，炼钢炉内钢水光谱进行实时在线监测，对于实现炼钢生产智能化控制、提高钢材质量也具有重要意义。通过对炼钢过程钢水光谱信息的提取和处理，可以在线监测钢材的组分、浓度、含量等信息。目前对于超高温环境(1600℃以上)炼钢炉内的温度及光谱在线连续检测还缺乏有效的检测手段，原因是没有能耐住炉内高温的导光介质将炉内的光谱信息传导出来，而通过钢炉外观察口测试得到的温度及光谱信息，往往富含了炼钢过程中水汽、烟尘、等离子体闪光等因素的干扰，无法准确测量钢水的温度及光谱信息。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种工业炉内温度及光谱连续测量装置，包括：耐高温导光晶体管、光学耦合设备、光谱仪和测温组件，所述耐高温导光晶体管一端置于工业炉内，另一端连接所述光学耦合设备，所述光学耦合设备分别通过光纤连接所述测温组件和所述光谱仪；所述耐高温导光晶体管包括一陶瓷外管，所述陶瓷外管的内腔内设有导光晶体棒，所述导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物；所述光学耦合设备外设有水冷设备。进一步改进为，所述测温组件包括：信号处理设备、两个光电探测器和两个滤光片，两个所述光电探测器均与信号处理设备相连接，所述光学耦合设备连接两根第二光纤，两根所述第二光纤分别依次连接一所述滤光片、所述光电探测器。进一步改进为，所述光学耦合设备通过第一光纤与所述光谱仪相连接，两根所述第二光纤、所述第一光纤与所述光学耦合设备的连接处形成一个以三个光纤纤芯中心为顶点的等边三角形状。进一步改进为，所述光学耦合设备的一端与所述水冷设备一端的内壁通过螺纹连接，所述水冷设备的另一端通过螺纹连接于所述耐高温导光晶体管上。进一步改进为，所述水冷设备的进水口通过管路连接有水泵，所述水泵连接一控制设备。进一步改进为，所述水冷设备上设有温度传感器，所述温度传感器连接所述控制设备。另，本专利技术提供了一种采用上述装置进行测量的方法，包括如下步骤：两个光电探测器将收集到的光信号转换为电信号，信号处理设备将两个电信号转换为温度值并显示，同时，信号处理设备记录所述温度值及光电探测器收集光信号的第一时间信息，并将温度值与时间信息打包存储；光电探测器在收集光信号的同时，信号处理设备发送指令到光谱仪，所述光谱仪采集光谱数据并显示，同时，光谱仪记录光谱数据及采集时的第二时间信息；其中，第一时间信息与第二时间信息相同。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法，采用了耐高温导光管，将耐高温导光管放入工业炉内的钢水中，将炼钢炉内的光辐射通量及光谱信息传导出来，通过光学耦合设备将传导出来的光通量耦合进光纤并进行传导，通过水冷系统对光学耦合设备进行保护和降温，可以消除炼钢炉内水汽、烟尘、等离子体闪光对测温及光谱信息的干扰，并通过光谱测温原理将炉内的温度反演出来，同时给出炉内的光谱数据信息，用于分析钢水中成分和含量的特征，使得本装置在测温的同时，测得了炉内的光谱数据信息。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的工业炉内温度比色测温装置结构示意图；图2是本专利技术的耐高温导光晶体管结构示意图；图3是本专利技术的光学耦合设备结构示意图；图4是本专利技术的水冷设备结构示意图；图5是本专利技术的水冷循环示意图；图6是本专利技术的中三根光纤组合方式示意图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。在专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在专利技术中的具体含义。如图1所示，本专利技术提供了一种工业炉内温度及光谱连续测量装置，包括：耐高温导光晶体管1、光学耦合设备2、光谱仪7和测温组件3，所述耐高温导光晶体管1一端置于工业炉100内，另一端连接所述光学耦合设备2，用于采集炉内光线，并将光线导向与耐高温晶体管另一端连接所述光学耦合设备内，所述光学耦合设备2通过多跟光纤分别连接所述测温组件3和所述光谱仪7；如图2所示，所述耐高温导光晶体管1包括：陶瓷外管11，所述陶瓷外管的内腔内有沿陶瓷外管延伸方向设置的导光晶体棒12，所述导光晶体棒12与所述陶瓷外管11内壁之间填充有支撑物13。具体地，陶瓷外管可采用氧化锆(ZrO2)基陶瓷或氧化锆增韧氧化铝(ZTA)等，导光晶体棒为氧化铝晶体棒，导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充的支撑物可以为任一种耐高温的粉末，例如：氧化锆粉末或氧化铝粉末等。本实施例中，填充物采用氧化铝粉末，因为晶体棒和填充粉末是同种材料时，他们的膨胀、吸收等参数都相同，能结合的较好，产生的热应力也较小，从而使得本耐高温导光晶体管具有很强的抗热震和热冲击的能力。同时，为了便于耐高温导光晶体管与光学耦合设备的连接，耐高温导光晶体管的一端安装有连接端14，且导光晶体棒伸出于连接端内，该连接端与光学耦合设备为螺纹连接，当光学耦合设备外设有水冷设备时，连接端与设置在光学耦合设备外的水冷设备通过螺纹连接的方式连接在一起。本装置通过光学耦合设备替代传统的分光装置，不仅结构简单，而且成本低、装配简单。本装置，采用了耐高温导光管，将耐高温导光管放入工业炉内的钢水中，将炼钢炉内的光辐射通量及光谱信息传导出来，通过光学耦合设备将传导出来的光通量耦合进光纤并进行传导，通过水冷系统对光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业炉内温度及光谱连续测量装置，其特征在于，包括：耐高温导光晶体管、光学耦合设备、光谱仪和测温组件，所述耐高温导光晶体管一端置于工业炉内，另一端连接所述光学耦合设备，所述光学耦合设备分别通过光纤连接所述测温组件和所述光谱仪；/n所述耐高温导光晶体管包括一陶瓷外管，所述陶瓷外管的内腔内设有导光晶体棒，所述导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物；/n所述光学耦合设备外设有水冷设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业炉内温度及光谱连续测量装置，其特征在于，包括：耐高温导光晶体管、光学耦合设备、光谱仪和测温组件，所述耐高温导光晶体管一端置于工业炉内，另一端连接所述光学耦合设备，所述光学耦合设备分别通过光纤连接所述测温组件和所述光谱仪；
所述耐高温导光晶体管包括一陶瓷外管，所述陶瓷外管的内腔内设有导光晶体棒，所述导光晶体棒与所述陶瓷外管内壁之间填充有支撑物；
所述光学耦合设备外设有水冷设备。


2.根据权利要求1所述的工业炉内温度及光谱连续测量装置，其特征在于，所述测温组件包括：信号处理设备、两个光电探测器和两个滤光片，两个所述光电探测器均与信号处理设备相连接，所述光学耦合设备连接两根第二光纤，两根所述第二光纤分别依次连接一所述滤光片、所述光电探测器。


3.根据权利要求2所述的工业炉内温度及光谱连续测量装置，其特征在于，所述光学耦合设备通过第一光纤与所述光谱仪相连接，两根所述第二光纤、所述第一光纤与所述光学耦合设备的连接处形成一个以三个光纤纤芯中心为顶点的等边三角形状。


4.根据权利要求1所述的工业炉内温度及光谱连续测量装置，其特征在于，所述光学耦合设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立君，张荣，陈福新，马坤武，陈晨，刘欢，
申请(专利权)人：苏州弘皓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32