[发明专利]一种钢包内衬状态实时监测装置

权利要求书

1.一种钢包内衬状态实时监测装置，其特征在于，包括多个光纤传感器、信号解调器以及上位机；

钢包内衬上开设有多个气孔，各所述气孔分别分布于所述钢包内衬上不同位置处，每一所述气孔内均安装有多个所述光纤传感器，每一所述气孔内的多个所述光纤传感器分别位于钢包内衬的不同层深处，各所述光纤传感器分别通过多模光纤与所述信号解调器连接，并用于获取所述钢包内衬不同位置、不同层深处的温度信号，所述上位机与所述信号解调器连接，并用于根据所述钢包内衬不同位置、不同层深处的温度信号获取所述钢包内衬不同位置处的残厚预测值，其中，所述光纤传感器为蓝宝石光纤传感器，且所述蓝宝石光纤传感器为蓝宝石光纤FP干涉传感器、蓝宝石光纤FBG传感器或黑体辐射式蓝宝石光纤传感器；所述蓝宝石光纤FP干涉传感器包括蓝宝石晶片、蓝宝石光纤和蓝宝石插芯，所述蓝宝石晶片通过所述蓝宝石插芯与所述蓝宝石光纤连接，所述蓝宝石光纤与所述多模光纤连接；

每一所述气孔内均设置有三个所述光纤传感器，同一气孔内的三个光纤传感器分别位于所述钢包内衬的工作层、保温层以及永久层；

所述信号解调器安装于隔热箱中，所述隔热箱设置于钢包内，所述信号解调器与所述上位机无线连接；

所述信号解调器设置于钢包外，所述光纤传感器与所述多模光纤连接，所述多模光纤伸出所述钢包内衬外并与所述信号解调器连接，所述信号解调器与所述上位机有线连接；

所述上位机根据所述钢包内衬不同位置、不同层深处的温度信号计算所述钢包内衬不同位置的残厚预测值，具体为：

建立各层深处的温度与残厚值之间的映射关系表；

在所述映射关系表中查询与所述气孔内不同层深处的温度信号对应的残厚值作为相应气孔处对应的残厚预测值；

其中，钢包内衬各层深的温度信号变化进行分析得到各层深处温度值，具体为，根据三维瞬态热传导计算模型进行计算：

其中，u＝u(t,x,y,z)表示温度，它是时间变量t与空间变量(x,y,z)的函数；是空间中一点的温度对时间的变化率；u_xx温度对X坐标轴的二次导数，u_yy为温度对Y坐标轴的二次导数，u_zz为温度对Z坐标轴的二次导数；k是热扩散率，决定于材料的热传导率、密度与热容，k为常数。

2.根据权利要求1所述的钢包内衬状态实时监测装置，其特征在于，多个所述气孔沿所述钢包内衬长度方向依次布置。

3.根据权利要求1所述的钢包内衬状态实时监测装置，其特征在于，所述多模光纤采用涂覆有耐热层的多模光纤。

4.根据权利要求1所述的钢包内衬状态实时监测装置，其特征在于，所述上位机还用于判断所述钢包内衬不同层深处的温度是否超过安全温度，如果超过，则进一步判断所述残厚预测值是否小于安全厚度，如果小于，则发出预警信号。