炉内熔渣料面测定仪制造技术

一种炉内溶渣料面测定仪，该测定仪具有一个微波雷达，用以测定转炉等之中的熔渣料面。根据检测信号的电平调节发射信号或接收信号的电平，从而将微波雷达中的信号电平调节到恒定不变。此外，输入料面测定值和检测信号，然后对在预定时间内得出的料面测定值求出其平均值。在求平均值的运算中，当检测信号小于某给定值时，进行平均运算而不考虑当时的料面测定值。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种炉内熔渣料面测定仪，即是利用微波测定转炉等类的炉内熔渣、熔料、原料等的料面的炉内熔渣面测定仪。在一般的炉内熔渣料面测定仪情况，例如是在转炉炉顶配备有一个微波雷达，从而使微波雷达通过波导和发射天线发射的电磁波在熔渣表面上反射。如此反射回来的电磁波经接收天线和波导接收之后，再经过信号处理，以测定微波雷达与炉内熔渣表面之间的距离。作为这种测量所用的微波雷达，有下列各种测量系统。这些系统中，举例说，有一种叫做FM-CW(调频连续波)微波雷达系统。例如，如在未审查的日本专利出版物昭-63-21584中所公开的那样，这种测量系统的操作包括下列步骤将经频率调制的一个10千兆赫(10GHz)左右的连续微波形成的微波从天线发射到料面上;然后对发射信号与料面上反射回来的反射波进行混频后产生的拍频进行计数，从而测定微波雷达与熔渣表面之间的距离。这就是说，在这种测量系统中，距离是根据微波在天线与熔渣表面之间的距离上往返所需的传播时间对应于上述拍频这一情况测定的。这类系统有一种叫做脉冲调制微波雷达系统。这种测量系统的操作包括下列步骤以脉冲波调制频率约为10千兆赫至20千兆赫的微波，然后象在一般飞机中那样发射经脉冲调制的这个微波;根据接收熔渣表面反射回来的微波所需要的传播时间正比于雷达与料面之间的距离这一事实，对雷达与熔渣表面之间的距离进行无线电探测、定位和测量。在采用这种微波雷达的常规炉内熔渣料面测定仪中，发射天线和接收天线系固定在转炉顶部或炉中的特定位置上。因此，存在着因炉渣料面改变而发生的如下所述的问题。在发射和接收天线固定在炉子顶部的情况下，由于发射和接收天线与熔渣料面之间的距离随着炉中炉渣料面的下降而增加时，存在从炉中吹管、炉子开口部分和炉壁部分反射回来的无用信号的影响作用，因而往往不能精确测出熔渣料面的位置。为解决上述问题，从另一方面来说，本专利申请的专利技术人在未经审查的日本专利出版物平-2-98685中提出了一种微波M型雷达系统的测距法，这种系统利用一种伪随机信号的M型信号。在这种测量方法中，检测出两个时间系列图的时差，从而测定测定仪与作为目标的熔渣表面之间的距离;作为该两个时间系列图，其中之一是通过检测用第一伪随机信号调相后发射到目标上然后从目标上反射回来的载波得出，另一个则是通过直接把第一伪随机信号和第二伪随机信号相乘起来获得的。在采用上述随机信号处理的炉中熔渣料面测定仪中，天线与炉中熔渣料面之间的距离是根据检测信号与时间参考信号各自的信号峰值之间的时间间隔获得的，结果较为理想。但这种测距仪存在下列问题。在转炉等之类之中，炉中熔渣的变化很大，因而天线与熔渣表面之间的距离和熔渣表面形状的变化也很大，而且所收到的从熔渣表面反射回来的微波信号也因熔渣的散布情况等因素而有较大变化。于是，在反射信号强度变大的情况下，在雷达设备的放大器中产生信号饱和现象，使信号处理而得出的检测信号波形畸变，因而难以精确检测检测信号脉冲波峰，从而产生测量误差。相反，在反射信号强度变小时，检测信号输出也变小，使信噪比S/N降低，因而有时检测出不正确的信号峰，从而产生测量误差。因此本专利技术的目的是提供一种即使炉中熔渣料面变化很大时也能正确测出炉中熔渣料面的炉中熔渣料面测定仪。本专利技术的另一个目的是提供一种应用伪随机信号测定炉中熔渣料面、因而即使炉中熔渣料面变化很大时也能精确测定该炉中熔渣料面的炉中熔渣料面测定仪。按照本专利技术的一个方面，本专利技术的炉中熔渣料面测定仪有一个微波雷达，该微波雷达利用插入炉中的发射和接收天线测定熔渣料面，并输出有关料面的测定数据。在测定熔渣料面的操作中，微波雷达通过下列步骤测定至目标的距离通过发射天线朝目标发射用第一伪随机信号调相过的载波;通过检测从目标上反射回来并通过接收天线接收的信号与第二伪随机信号相乘得出的载波，得出检测信号的时间系列图;得出直接将第一和第二伪随机信号相乘而产生的乘积值的另一时间系列图;然后测定检测信号的时间系列图与乘积值的时间系列图之间的时差。于是可以获得下列效果(1)由于测定是非接触式测定，因而可保证象天线之类的探测器部分等的耐用性，同时简化了各器件的安装和维修工作。(2)由于测定过程是连续的，因而能进行响应快速的测量。(3)由于采用应用伪随机信号的离散频谱信号，因而通过在接收部分采用一个参考伪随机信号的相关处理过程既可减小干扰又能加强信号。因此可以灵敏地检测出从低反射率目标反射回来的电磁波，从而使这种测量可用于许多用途。(4)由于用本专利技术结构较简单的电路将常规测量采用的高速信号变换成低速信号，因而可提供价廉、体积小的测定仪。而且，设备的调整也简单。作为检测从目标反射回来并在接收之后经过相关处理的载波以获取检测信号的方法，在相关处理之后，从载波提取与发射载波同相和相差90度的各分量。将这些分量通过低通滤波器分别削方(to square)之后，将它们彼此相加以获取检测信号。这样就可以高度灵敏地检测出目标。此外，将以第一伪随机信号调相过的载波发送到目标上，然后以波型与第一伪随机信号相同且频率与第一伪随机信号接近的第二伪随机信号去相关处理所收到的从目标反射回来的信号。采用上述处理得出的载波进行测量，这将如稍后即将谈到，获自目标的检测信号与参考信号之间的测量时间在时间轴线上大大地得到放大，因而即使在距离很短的情况下也可精确测出至目标的这个距离。此外在产生检测信号的时间轴线上，可以将在作为测量主题的目标上反射的必要信号与在目标以外的物体上反射的无用信号完全区别/分离开来。因此，由于能够除去无用的反射信号，所以即使在象炉内那种易于产生无用反射信号的空间狭小测量环境下，也能稳定地测出炉中的熔渣料面。按照本专利技术的另一个方面，在微波雷达中，第一伪随机信号发生装置和第二伪随机信号发生装置分别产生第一伪随机信号和第二伪随机信号，第二伪随机信号的波型与第一伪随机信号相同，但频率与第一伪随机信号略有不同。用一发射装置将以第一伪随机信号调相一个载波而形成的离散频谱信号发射向目标。然后将接收装置接收到的从目标来的反射波(即接收信号)在第二乘法器与第二伪随机信号相乘。当以第一伪随机信号调相的接收信号的经调制的相位与第二伪随机信号的相位一致时，作为第二乘法器的输出而得出的乘积就成了同相载波，并在下一级中由一个相干检波器进行同步检波。检波器的输出进一步由一个检测信号发生器进行信号处理，该检测信号发生器由一对低通滤波器、一对方波脉冲发生器和一个加法器组成，从而输出脉冲状的目标检测信号。然而，第一和第二伪随机信号的码型虽然彼此相同，但信号发生装置的频率彼此略有不同。因此当两个信号的相位彼此一致(即两信号的相关输出达最大值)之后，随着时间的推移彼此偏移。当两信号的相位彼此偏移一个或一个以上的码长时，两个伪随机信号失去相关关系。在此情况下，接收信号与第二伪随机信号相乘得出的载波其相位变成随机，从而使频带在下一级的相干检波器进行同步检皮之后受到各低通滤波器的限制，不可能获得目标检测信号。当第一和第二伪随机信号之间的相位差在时间进一步推移之后正好相当于一个伪随机信号的一个周期时，两个信号的相位再次彼此一致。在此情况下，两个信号的相关输出再次达其最大值，从而通过相干检波装置和检测信号发生装置再次获得脉冲状的目标检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配备有微波雷达的炉中熔渣料面测定仪，其特征在于，所述微波雷达包括：第一伪随机信号发生装置，用以输出第一伪随机信号；第二伪随机信号发生装置，用以输出型式与所述第一伪随机信号相同但频率与所述第一伪随机信号略有不同的第二伪随机信号；第 一乘法器，用以将第一和第二伪随机信号彼此相乘起来；载波发生装置；发射装置，用以将基于所述第一伪随机信号的发射信号通过插入炉中的发射天线发射到熔渣表面；接收装置，用以通过插入所述炉中的接收天线接收从所述熔渣表面反射回来的信号，而得 出检测信号，第二乘法器，用以将所述接收信号与所述第二伪随机信号相乘起来，从而输出一个载波；一个检测装置，用以检测从所述第二乘法器输出的载波，从而输出接收强度信号；和时差测定装置，用以测定所述检测装置输出的所述接收强度信号的时间序 列图与所述第一乘法器输出的乘积值的时间序列图这两者之间的时差，从而输出料面测定值；和信号强度变换器，插在所述发射装置与所述发射天线之间或所述接收天线与所述接收装置之间，用以根据从所述检测装置输出的所述接收强度信号的强度调节所述发射信号或 所述接收信号的信号电平，并用以输出经如此调节的信号。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：长栋章生，手浩一，小峰勇，
申请(专利权)人：日本钢管株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]