[发明专利]一种工业炉内温度及光谱连续测量装置和测量方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明的有益效果是：