[发明专利]一种矿热炉用电极的电极测深系统和方法

权利要求书

1.一种矿热炉用电极的电极测深系统，其特征在于，所述电极测深系统包括保护管(101)、传感杆(102)、换能器(103)和运算控制装置；其中，

传感杆(102)安放在保护管(101)内，保护管(101)与传感杆(102)一起预埋贯通于矿热炉用电极(201)内，且保护管(101)和传感杆(102)能够随矿热炉用电极(201)同步消耗，保护管(101)内通有惰性气体、氮气、二氧化碳或其混合气体；

换能器(103)位于传感杆(102)的上端面和/或侧面，用于发射和/或接收超声导波，所述超声导波在传感杆(102)端面反射并沿传感杆(102)传输；

所述运算控制装置与换能器(103)电连接和信号连接，用于通过换能器(103)获取超声导波沿传感杆(102)传输的接收时间t与速度v，根据所述超声导波的接收时间t与超声导波的速度ν计算传感杆总长度H，并且将所述传感杆总长度H减去所述矿热炉用电极在矿热炉外的长度h来确定所述矿热炉用电极在矿热炉内的深度D。

2.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，矿热炉用电极(201)包括自焙电极、石墨电极和碳素电极。

3.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，换能器(103)为电磁超声换能器和/或磁致伸缩换能器和/或压电换能器。

4.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，保护管(101)的熔点在2000℃以上，保护管(101)的材质为金属材料、石墨和/或陶瓷材料中的一种或多种；所述金属材料选自钨、钼、铼、铱、镧的单体和/或混合物中的一种或多种；所述陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼、碳化钼、碳化钛的单体或其混合物、氧化锆或氧化铝气凝胶和/或气凝胶纤维中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，传感杆(102)的熔点在2000℃以上，传感杆(102)的材质为金属材料、石墨和/或陶瓷材料中的一种或多种；所述金属材料选自钨、钼、铼、铱、镧的单体和/或混合物中的一种或多种；所述陶瓷材料选自氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼的单体和/或混合物中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的电极测深系统，其特征在于，传感杆(102)的熔点在2200℃以上，传感杆(102)的材质为石墨、氧化铝、氧化锆、氧化镁、钨、钼的单体和/或混合物中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，所述传感杆(102)上每隔ΔL距离设置一个凹槽或突出物，用于反射所述超声导波；最接近所述传感杆(102)下端面的凹槽或突出物为第n个凹槽或突出物，其距离所述传感杆(102)下端面的距离为S，SΔL；所述超声导波沿所述传感杆(102)传输，每个所述凹槽均生成反射波；

所述传感杆总长度H为：

(1)所述传感杆顶端到最下端凹槽或突出物的距离为：n×ΔL；

(2)所述传感杆第n个凹槽或突出物距离所述传感杆下断面距离

所述传感杆总长度

其中，为超声导波下端平均速度；ts为传感杆下端面反射波的接收时间；tn为第n个凹槽或突出物反射波的接收时间；

(3)所述矿热炉用电极在矿热炉内的深度D＝H-h；

矿热炉用电极(201)的下端部距离炉底的距离为：d＝L-D；

其中，H为所述传感杆总长度；h为所述矿热炉用电极在矿热炉外的长度，经测量得到；L为矿热炉总深度；S、H、ΔL、h、D、d、L单位均为米(m)；ts、tn单位均为秒(s)；单位为米/秒(m/s)。