專利名稱：一種高溫連續測量方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及溫度測量，特別涉及一種高溫連續測量方法及裝置。
背景技術：
在冶金和玻璃等的生產過程中，實現對高溫氣體、熔融金屬、玻璃等溫度的測量對調整生產工藝、降低能耗、提高質量有重要意義。
日本專利平3-103729公開了一種光學測溫裝置，包括一端適于插入到熔融金屬中的單層測溫管以及與之相連接的光學測溫頭。所述測溫管的底端通過熱傳導感知熔融金屬的溫度并發出紅外輻射，光學測溫頭接收紅外輻射并計算出溫度。所述裝置可以測得熔融金屬內部的溫度，但也有以下不足如果所述測溫管選用常規耐高溫材料，通常為鋁、碳、二氧化硅成分，則碳和二氧化硅在高溫下會發生化學反應，生成一氧化硅揮發物；并且在燒結制造測溫管過程中通常使用樹脂和瀝青等粘合劑，而這些物質在高溫下也易揮發；上述揮發物會污染光學測溫頭中的光學器件，導致測量誤差。
為了解決上述裝置中存在的揮發物污染光學器件導致測量誤差的問題，公告號為CN1116593C的中國專利公開了一種用于鋼水溫度測量的測溫管，該測溫管是復合管，內、外兩套管均是一端開口，一端封閉，所述內套管使用不產生揮發物的剛玉材料，通過利用輻射測溫儀對所述測溫管插入鋼水中的內套管端部發出的熱輻射進行分析，從而計算出鋼水的溫度。所述雙層管結構有效地防止了外管產生的揮發物污染光學器件，但該方案也有不足由于采用了復合管，故而增大了測量的響應時間，同時增加的內管也增加了成本。
公開號為CN1561450A的中國專利公開了和上述復合管類似的測溫管。
發明內容
為了解決現有技術中存在的上述不足，本發明提供了一種測量誤差較小、成本較低、響應速度較快的高溫連續測量方法及裝置。
為實現上述目的，本發明采用以下方法實現高溫連續測量一種高溫連續測量方法，所述方法包括以下步驟
a.將光學測溫裝置中的測溫管置于被測高溫環境中感知溫度，并將吹掃氣源與光學測溫裝置連接；b.啟動吹掃氣源，所述吹掃氣源提供的吹掃氣體流入光學測溫裝置內，并在光學測溫裝置內最前端的光學元件的前方區域產生一阻止測溫管產生的揮發物質污染所述光學元件上接收光孔徑內部分的氣幕；c.測得所述測溫管的光輻射信號，計算出被測高溫環境的溫度。
所述吹掃氣源提供的氣體是無水、無油、無塵、不吸收所述光輻射信號中測量波段的氣體。
所述吹掃氣經過流量控制后流入光學測溫裝置內。
所述被測高溫環境是高溫液體或高溫氣體。
為了實現上述方法，本發明還提出了這樣一種高溫連續測量裝置，包括置于被測高溫環境中的測溫管、用于接收所述測溫管發出光輻射的光接收裝置和根據光接收裝置接收到的信號計算高溫被測環境溫度的分析裝置，所述光接收裝置與所述測溫管配合，所述光接收裝置連接所述分析裝置，所述光接收裝置內安裝光學元件；所述測量裝置還包括一氣幕產生裝置，所述氣幕產生裝置包括吹掃氣源、設置在所述光學元件前端的光接收裝置上的進氣口和出氣口；所述吹掃氣源提供的氣體從所述進氣口進入，并在所述光學元件前方區域產生一阻止測溫管產生的揮發物質污染所述光學元件上接收光孔徑內部分的氣幕。
所述氣幕產生裝置還包括一安裝在所述所述光學元件前的專用裝置，所述專用裝置為中空結構，上端和下端的邊緣與所述光接收裝置密封接觸，所述專用裝置的上端邊緣開有圈孔；所述進氣口設置在所述專用裝置的上端和下端之間的光接收裝置上。
所述氣幕產生裝置還包括一安裝在所述所述光學元件前的專用裝置，所述專用裝置為中空結構，上端為中空管、下端為擋圈，所述擋圈的邊緣與所述光接收裝置密封接觸；所述進氣口設置在所述專用裝置的上端和下端之間的光接收裝置上。
所述吹掃氣源提供的氣體是無水、無油、無塵、不吸收所述光輻射信號中測量波段的氣體。
按照本發明的技術方案，吹掃氣源提供的潔凈氣體在通入光接收裝置內后，在光學元件的前方區域產生一阻止測溫管產生的揮發物質污染所述光學元件上接收光孔徑內部分的氣幕。這樣，測溫管在高溫下產生的揮發性物質不能穿越所述氣幕，并在出氣口處被帶出管外，進而保證了光學元件的清潔，從而無需使用價格較高的復合管，同時也降低了測溫的響應時間，提高了測溫的精度。
圖1是本發明的一種高溫連續測量裝置的結構示意圖；圖2是圖1中測量裝置的局部放大圖；圖3是一種專用裝置的結構示意圖；圖4是另一種專用裝置的結構示意圖；圖5是實施例3中的測量裝置的局部放大圖；圖6是實施例4中的測量裝置的局部放大圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步詳盡描述。
實施例1如圖1、圖2和圖3所示，用于對高溫液體溫度進行連續測量的裝置，應用在鋼包4中鋼水5的測溫中，包括光學測溫裝置、氣幕產生裝置和和流量控制裝置9。所述光學測溫裝置是一輻射測溫裝置，包括測溫管2、光接收裝置3和分析裝置1。所述測溫管2是單層管，一端開口，一端封閉。所述光接收裝置3包括套筒7、安裝在套筒7內的光學玻片30以及其他器件。
所述氣幕產生裝置包括吹掃氣源8、進氣口21、出氣口22和專用裝置6。所述吹掃氣源8提供無水、無油、無塵的潔凈氣體，而且對本實施例中使用的測量波段內的光沒有吸收，本實施例使用潔凈的高壓空氣。在所述光學玻片30下部的套筒7上設有進氣口21，所述套筒7伸入到測溫管2內的一端開口為出氣口22，所述進氣口21與所述吹掃氣源8相連通，所述流量控制裝置9安裝在所述進氣口21與所述吹掃氣源10之間。所述專用裝置6是中空的、內部透光，其上端和下端的邊緣與所述光接收裝置3的套筒7相接觸密封，所述專用裝置6上端的邊緣開有一圈孔60。
本實施例還揭示了一種高溫的連續測量方法，所述方法包括以下步驟a.提供上述的光學測溫裝置、吹掃氣源8和流量控制裝置9，并將所述測溫管2的封閉端插入到鋼水5中，所述測溫管2的底端感知鋼水5的溫度并發出光輻射；b.打開吹掃氣源8，吹掃氣源8提供的潔凈吹掃氣經過所述流量控制裝置9，之后從所述進氣口21進入到所述專用裝置6與套筒7之間的空腔23內，通入的潔凈吹掃氣由所述專用裝置6頂端的一圈孔60分流后相對均勻地吹掃光接收裝置3中最前端的光學玻片30，之后潔凈吹掃氣沿專用裝置6、套筒7的內孔向下流，然后潔凈吹掃氣由出氣口22流出，最后潔凈吹掃氣從套筒7和測溫管2之間的縫隙24流出。測溫管2在高溫下產生揮發性物質，根據對流原理，所述揮發性物質在所述測溫管2內向上流動。所述潔凈吹掃氣體在專用裝置6內中空的部分以及套筒7內形成一氣幕25，所述氣幕25內的壓力高于所述測溫管2內的壓力，向上對流的揮發性物質被所述局部氣幕25阻止，并被潔凈吹掃氣流從所述縫隙24處帶走。可見，所述氣幕25有效地阻止了所述揮發性物質的穿越，從而避免所述揮發性物質進入專用裝置6、套筒7內孔并在所述光學玻片30上接收光孔徑范圍內沉積，保證了光學玻片30的清潔。所述潔凈吹掃氣的流量由流量控制裝置9控制。潔凈吹掃氣的壓力與所述套筒7的長度、內徑以及所述測溫管2組成材料、鋼水5溫度等有關，測溫管2材料的揮發性越高、套筒7的內徑越大，所需潔凈吹掃氣的壓力就越大；同時，潔凈吹掃氣的流量也不能太大從而影響溫度測量的準確性。所述專用裝置6起的作用是在套筒7內孔中形成流速相對均勻的潔凈吹掃氣流。
c.光接收裝置3接收所述測溫管2底端發出的光輻射，接收到的光輻射通過光纖送入分析裝置1，所述分析裝置1處理接收到的光輻射信號，計算出所述鋼水5的溫度。
實施例2用于對高溫氣體溫度進行連續測量的裝置，與實施例1不同的是，如圖4所示，所述專用裝置是中空的，上端是中空管，下端是一擋圈，所述擋圈與所述套筒7密封接觸，所述中空管與所述套筒之間有一圈較小的縫隙。
上述高溫連續測量裝置的工作過程同實施例1。
實施例3用于對高溫液體溫度進行連續測量的裝置，與實施例1不同的是所述光學測溫裝置是一光學比色測溫裝置，所述吹掃氣源8提供的是無水、無油、無塵的潔凈的高壓氮氣，而且對本實施例中使用的測量波段內的光沒有吸收。
如圖5所示，在所述光學玻片30下部的套筒7上設有進氣口21，所述套筒7伸入到測溫管2內的一端開口為出氣口22，所述進氣口21與所述吹掃氣源8相連通，所述流量控制裝置9安裝在所述進氣口21與所述吹掃氣源10之間。
本實施例還揭示了一種高溫的連續測量方法，所述方法包括以下步驟a.提供上述的光學測溫裝置、吹掃氣源8和流量控制裝置9，并將所述測溫管2的封閉端插入到鋼水5中，所述測溫管2的底端感知鋼水5的溫度并發出光輻射；b.打開吹掃氣源8，吹掃氣源8提供的潔凈吹掃氣經過所述流量控制裝置9，之后從所述進氣口21進入到所述套筒7內，之后充滿進氣口21與光學玻片30之間的空間，所述潔凈吹掃氣體沿著套筒7向下流，并從所述出氣口22處流出，最后從套筒7和測溫管2之間的縫隙24處流出。測溫管2在高溫下產生揮發性物質，根據對流原理，所述揮發性物質在所述測溫管2內向上流動。所述潔凈的吹掃氣體在所述光學玻片30和出氣口22之間形成一氣幕26，所述氣幕25內的壓力高于所述測溫管2內的壓力，向上對流的揮發性物質被所述氣幕26阻止，并被潔凈吹掃氣流從所述縫隙24處帶走。可見，所述氣幕26有效地阻止了所述揮發性物質的穿越，從而避免所述揮發性物質在所述光學玻片30上接收光孔徑范圍內的沉積，保證了光學玻片30的清潔。所述潔凈吹掃氣的流量由流量控制裝置9控制。潔凈吹掃氣的壓力與所述套筒7的長度、內徑以及所述測溫管2組成材料、鋼水5溫度等有關，測溫管2材料的揮發性越高、套筒7的內徑越大，所需潔凈吹掃氣的壓力就越大；同時，潔凈吹掃氣的壓力也不能太大從而影響溫度測量的準確性。
c.光接收裝置3接收所述測溫管2底端發出的光輻射，接收到的光輻射通過光纖送入分析裝置1，所述分析裝置1處理接收到的光輻射信號，計算出所述鋼水5的溫度。
實施例4用于對熔融玻璃溫度進行連續測量的裝置，與實施例1不同的是所述光學測溫裝置是一光學亮度測溫裝置，所述吹掃氣源提供的是無水、無油、無塵的潔凈高壓氬氣，而且對本實施例中使用的測量波段內的光沒有吸收。
如圖6所示，在所述光學玻片30下部的套筒7上設有進氣口21以及與之相對的出氣口22，所述進氣口21與所述吹掃氣源8相連通，所述流量控制裝置9安裝在所述進氣口21與所述吹掃氣源10之間。
本實施例還揭示了一種高溫的連續測量方法，所述方法包括以下步驟a.提供上述的光學測溫裝置、吹掃氣源8和流量控制裝置9，并將所述測溫管2的封閉端插入到熔融玻璃中，所述測溫管2的底端感知熔融玻璃的溫度并發出光輻射；b.打開吹掃氣源8，吹掃氣源8提供的潔凈吹掃氣經過所述流量控制裝置9，之后從所述進氣口21進入到所述套筒7內，之后從所述出氣口22處流出。測溫管2在高溫下產生揮發性物質，根據對流原理，所述揮發性物質在所述測溫管2內向上流動。所述潔凈吹掃氣體在所述套筒7內的進氣口21和出氣口22的上下部分形成一充滿徑向的氣幕27，向上對流的揮發性物質被所述氣幕27阻止，并從所述套筒7與測溫管2之間的縫隙24處流出。可見，所述氣幕27有效地阻止了所述揮發性物質的穿越，從而避免所述揮發性物質在所述光學玻片30上接收光孔徑范圍內沉積，保證了光學玻片30的清潔。所述潔凈吹掃氣的流量由流量控制裝置9控制。潔凈吹掃氣的壓力與所述套筒7的長度、內徑以及所述測溫管2組成材料、熔融玻璃溫度等有關，測溫管2材料的揮發性越高、套筒7的內徑越大，所需潔凈吹掃氣的壓力就越大；同時，潔凈吹掃氣的壓力也不能太大從而影響溫度測量的準確性。
c.光接收裝置3接收所述測溫管2底端發出的光輻射，接收到的光輻射通過光纖送入分析裝置1，所述分析裝置1處理接收到的光輻射信號，計算出所述熔融玻璃的溫度。
需要指出的是，上述實施方式不應理解為對本發明保護范圍的限制。比如說，上述光學測溫裝置還可以應用在其它環境中，如熔融鋁、高溫氣體的溫度的連續測量。本發明的關鍵是，吹掃氣源提供的潔凈氣體流入光學測溫裝置內后在光學元件的前方區域產生一阻止測溫管產生的揮發物質污染所述光學元件上接收光孔徑內部分的氣幕，保證了光學元件的清潔，測溫裝置進而可以使用單層管，降低了成本和測溫的響應時間，提高了測溫的精度。在不脫離本發明精神的情況下，對本發明作出的任何形式的改變均應落入本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種高溫連續測量方法，所述方法包括以下步驟a.將光學測溫裝置中的測溫管置于被測高溫環境中感知溫度，并將吹掃氣源與光學測溫裝置連接；b.啟動吹掃氣源，所述吹掃氣源提供的吹掃氣體流入光學測溫裝置內，并在光學測溫裝置內最前端的光學元件的前方區域產生一阻止測溫管產生的揮發物質污染所述光學元件上接收光孔徑內部分的氣幕；c.測得所述測溫管的光輻射信號，計算出被測高溫環境的溫度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述吹掃氣源提供的氣體是無水、無油、無塵、不吸收所述光輻射信號中測量波段的氣體。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述吹掃氣經過流量控制后流入光學測溫裝置內。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述被測高溫環境是高溫液體或高溫氣體。
5.一種高溫連續測量裝置，包括置于被測高溫環境中的測溫管、用于接收所述測溫管發出光輻射的光接收裝置和根據光接收裝置接收到的信號計算高溫被測環境溫度的分析裝置，所述光接收裝置與所述測溫管配合，所述光接收裝置連接所述分析裝置，所述光接收裝置內安裝光學元件；其特征在于所述測量裝置還包括一氣幕產生裝置，所述氣幕產生裝置包括吹掃氣源、設置在所述光學元件前端的光接收裝置上的進氣口和出氣口；所述吹掃氣源提供的氣體從所述進氣口進入，并在所述光學元件前方區域產生一阻止測溫管產生的揮發物質污染所述光學元件上接收光孔徑內部分的氣幕。
6.根據權利要求5所述的測量裝置，其特征在于所述氣幕產生裝置還包括一安裝在所述光學元件前的專用裝置，所述專用裝置為中空結構，上端和下端的邊緣與所述光接收裝置密封接觸，所述專用裝置的上端邊緣開有圈孔；所述進氣口設置在所述專用裝置的上端和下端之間的光接收裝置上。
7.根據權利要求5所述的測量裝置，其特征在于所述氣幕產生裝置還包括一安裝在所述光學元件前的專用裝置，所述專用裝置為中空結構，上端為中空管、下端為擋圈，所述擋圈的邊緣與所述光接收裝置密封接觸；所述進氣口設置在所述專用裝置的上端和下端之間的光接收裝置上。
8.根據權利要求5或6或7所述的測量裝置，其特征在于所述吹掃氣源提供的氣體是無水、無油、無塵、不吸收所述光輻射信號中測量波段的氣體。
全文摘要
本發明公開了一種高溫的連續測量方法，所述方法包括以下步驟a.將光學測溫裝置中的測溫管置于被測高溫環境中，并將吹掃氣源與光學測溫裝置連接；b.啟動吹掃氣源，所述吹掃氣源提供的吹掃氣體流入光學測溫裝置內，并在光學測溫裝置內最前端的光學元件的前方區域產生一氣幕；c.測得所述測溫管的光輻射信號，計算出被測高溫環境的溫度。本發明還公開了一種用于實現上述方法的測量裝置，包括測溫管、光接收裝置和分析裝置；所述測量裝置還包括一氣幕產生裝置，所述氣幕產生裝置包括吹掃氣源、設置在所述光學元件前端的光接收裝置上的進氣口和出氣口；所述吹掃氣源提供的氣體從所述進氣口進入，并在所述光學元件的前端產生一氣幕。
文檔編號G01K1/08GK101029847SQ20071006710
公開日2007年9月5日 申請日期2007年1月29日 優先權日2007年1月29日
發明者胡松, 張艷輝, 於志平, 王健 申請人:王健