一种适用于所有金属材料的可测量熔融金属温度的装置，该装置包含光纤，可适用于不同材料，且经调整后，能确保安全并重复多次地浸在熔融金属中，从而测量熔融金属温度以及类似物质的温度。本发明专利技术推荐的浸入/接触式温度传感装置，包括两色和多色组合的高温检测工艺，确保了熔融金属温度测量过程中节约成本，以及离散时间。因此，这项改进旨在为熔融金属以及类似物质提供简便、迅速以及准确的温度测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于熔融金属等物质温度测量的浸入式传感器及其測量方法。
技术介绍
必须掌握液体金属的温度，因为它直接影响了最终产品的品质以及金属厂的生产 效率。为了测量熔融金属温度，我们使用了多种浸入式温度測量エ艺。在所有这些エ艺中，光学温度測量和热电温度測量得到了广泛应用。从传统意义上来讲，浸入式热电温度传感器均采用热电偶，但这些传感器在很多应用情况下并不可行。具体而言，原因在于他们不能避免电磁辐射的干扰，响应时间较慢，且只允许较低的取样频率。采用非接触式高温測定法，用于测量钢温度是ー项已知エ艺，且很多专利都对这项エ艺进行了详细介绍，例如us 4462698,US 5769540等等。非接触式高温測定法的主要缺点在干，不仅从待测热体，而且还从附近总是存在的其它热体处，都收到了入射辐射。由于这些热体本身的发射率不同且引起的误差错综复杂，难以得到量化，甚至消除。大致来讲，非接触式高温測定エ艺的误差大，而且有些误差还可能超出该行业能接受的公差。此项技术中同样已知的是，即采用接触式/浸入式温度传感器，它不是从热体表面接收辐射并进行温度分析，而是将ー个包含光纤的探头浸在金属中。US 6004031和US6357910 BI描述了ー种温度测量的相似エ艺，其中，光纤以卷筒的形式存在。卷筒的一端浸在熔融金属中，而另一端则连在辐射温度计上，优选地为光测高温计。尽管如此，由于使用了卷筒形式的光纤，毎次浸润时都要消耗一段光纤，长度与炉渣厚度相当。因此，毎次測量都会损耗昂贵的光纤。第二个与现用接触式/浸入式測量相关的问题，就是当金属包覆的光纤尖头，在检测好钢液温度后，长时间浸在钢液中，光纤的金属涂层在高温环境下就容易变成气体。然后，产生的气体就从光纤尖头处逸出，与氧气结合后燃烧。为了避免此类事故的发生，在测量好钢液温度后，马上将金属包覆的光纤尖头从钢液中拿出。然后，作为温度測量元件使用的尖头就必须在下一次温度測量循环前切断，并在下一次测量循环时将新的尖头浸在钢液中。第三个缺点在于热体的信号会随着光纤长度而大大衰减。因此，辐射温度计接收的信号较弱，信号噪音比较低。此外，衰减与长度成非线性关系，由于光纤长度不时在变化，因此需要不断做调整，来适应不断变化的衰减，从而给测量带来了误差。第四个局限在于上述提到的エ艺，g在设计成连续测量エ艺，但并不适用于某些只需要测试临界时刻的瞬时温度的领域。通过使用连续エ艺，用户必须在整个时间范围内，甚至温度不在临界点的阶段，持续测量温度，从而导致了经济效率低下。除了现用测量系统上述构造上的局限外，同样已知的是这些系统在取得准确以及较快温度測量方面也存在某些限制。该行业内使用辐射高温计进行温度测量的典型エ艺有単色和双色高温測定法两种。在単色高温測定法中，波长没有得到区分，且高温计上的整个辐射入射通过斯蒂芬-波尔兹曼定律进行了温度的測量和关联。在双色高温測定法中，选用了两种波长，且这两种波长的辐射強度，通过普朗克定律进行了温度的測量和关联。普朗克定律是热体温度和发出辐射強度之间的ー种类关联。将普朗克定律减到只有2个波长，就可实现很大的简化。ー个内在假设就是热体的发射率不随波长变化而变化。多波长高温測定法排除了双色高温測定法的假设。此外，光谱上的任何化学作用都得以消除。多波长高温測定法为ー项已知エ艺，且US 6357910 BI公开了ー种方法和器具，其系通过多波长高温測定エ艺，来测量辐射体的温度。尽管如此，由于通过处理大量数据来准确预测温度，多波长高温測定法倾向于包含强烈以及耗时的エ艺步骤。 因此，所有此类已知エ艺，特别是用于熔融金属温度测量的接触式温度传感器，要么为结构复杂或使用成本高的设备，不便多次重复用于熔融金属温度測量，要么存在某些局限，难以达到准确以及较快測定熔融金属/钢液温度的预期水平。因此，本技术需要为熔融金属温度测量开发ー种方法和器具，专门用于多种用途，并适用于任何ー种金属，且能准确较快的完成预期温度水平的測定。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的g在于提供一种用于熔融金属等物质温度测量的浸入式传感器及其測量方法，其涉及熔融金属等物质温度测量的多项改进措施，特别是熔融金属温度測量用浸入式传感器的多项改迸，更特别是ー种光纤温度传感器。重要的是，本专利技术传感器_在为熔融金属提供方便、节约成本以及离散时间的温度測量。有利的是，本专利技术g在开发的ー种温度传感器装置，不易受到外部电磁辐射干扰，节约成本，且不会随着材料发射率的变化而变化，井能用于测量熔融金属温度，而无须考虑金属特性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案 这种传感器包括 a.一个能浸在熔融金属中的探头插座； b.至少一条光纤，装设于探头插座内，其用于探测和收集包括熔融金属所发出的辐射的光信号，所述探头插座使得光纤的入射辐射接近黑体发射率； c.ー个与上述光纤有效连接的检测器组件，用于根据所探測到和收集到的由熔融金属所发出的辐射有效测量熔融金属的温度。进ー步地，上述熔融金属温度測量用浸入式传感器，包括一层保护性难熔材料，包围光纤并使其牢牢固定在所述的探头插座内。进ー步地，在浸入式传感器中，所述装设于探头插座的光纤外覆盖有缓冲材料或包括可提高强度的金属元素的材料。进ー步地，在浸入式传感器中，探头插座是由以下任何ー种或多种材料选取得到，其中陶瓷包括树脂复模砂、氧化铝、堇青石、镁碳、石墨、氧化锆等；塑料包括胶木；而金属则包括不锈钢。进一步地,在浸入式传感器中，光纤包括以下任何一种或多种材料，例如石英玻璃、塑料涂覆石英、石英和蓝宝石、氟化钙、氟化镁等以及其他适于温度测量的传输性光纤。进ー步地，在浸入式传感器中，保护性材料包括难熔材料，优选地是从氧化铝、树脂复模砂、镁碳、氧化锆或石英中选取，并与有机和无机粘结剂混合。进ー步地，在浸入式传感器中，保护性材料包括ー个实心的难熔陶瓷块，优选地为氧化铝、石英、镁碳、氧化锆等。进ー步地，在浸入式传感器中，所述探头插座为杯状，光纤收容于探头插座中，且光纤的前端部延伸至探头插座外，以使得探头插座浸在熔融金属中时，光纤的前端部直接与熔融金属接触。 进ー步地，在浸入式传感器中，所述探头插座为杯状的难熔材料涂层，该难熔材料涂层完全包围光纤，包括覆盖光纤的前端部，使得光纤在与金属接触时得到所述难熔材料涂层的保护，而涂层优选地具有较高的热导率，优选地包含碳。进ー步地，在浸入式传感器中，所述有效连接的探头插座指的是适用于多次浸润以及多次測量熔融金属温度。 进ー步地，在浸入式传感器中，探头插座与喷头有效连接，从而有助于将内含光纤的探头插座浸在熔融金属中，取出后还能继续使用。进ー步地，在浸入式传感器中，所述检测器组件通过所述喷管内的绝缘光缆与光纤有效连接之后，将纤维接收到的光信号进行解码。进ー步地，在浸入式传感器中，所述检测器组件包含光检测电路，用于根据所输入 的光信号和处理单元生成数字信号，其中该数字信号可为任何包括熔融金属温度的合适物理量值。进ー步地，在浸入式传感器中，所述检测器组件包含一只高温计，用于根据来自光纤的输入信号感测熔融金属的温度。进ー步地，浸入式传感器包含一个校准用光源，在熔融金属毎次浸润前，对光纤传感器进行校准。进ー步地，在浸入式传感器中，所述光纤所测量的温度范围为150°C -本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于熔融金属等物质温度测量的浸入式传感器，包括：a.？一个能浸在熔融金属中的探头插座；？b.？至少一光纤，位于探头插座内，光纤用于探测和收集包括熔融金属所发出的辐射的光信号，所述探头插座用于使得光纤的入射辐射和发射率更接近黑体的辐射和发射率；？？c.？一个与上述光纤有效连接的检测器组件，用于根据所探测到和收集到的由熔融金属所发出的辐射有效测量熔融金属的温度。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：戈达·乔蒂，
申请(专利权)人：戈达·乔蒂，
类型：发明
国别省市：
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