技术领域
本发明涉及熔融金属高温测量技术领域,具体地说是一种针对铁 液、钢水温度,用不同时刻的消耗电热偶的离散温度信号X1(t)对高 温辐射温度计连续变化的温度信号X2(t)进行不断修正的测量装置和 测量方法。
背景技术
在本发明提出之前有关熔融金属(铁液、
钢水温度)的测量有以 下几种方式:A、世界上广泛采用消耗型快速
热电偶,它的测量
精度 高。可是,采用消耗型快速热电偶测温存在如下问题:1)测温
探头 为一次性,测温
费用较高;2)每次测量后必须更换探头,难以自动 化;3)不能连续或高
频率测温,无法得知温度变化的趋势。B、针对 A中所述情况,各国工程技术人员都在努
力开发熔融金属温度测量的 新方法。例如,曾用BN、ZrB2及
金属陶瓷作为热电偶保护管插人熔 融金属进行连续测温。可是,
接触法测量虽然准确,但寿命短、成本 高难以实用化。C、高温辐射温度计能够对熔融金属进行连续测温, 并且能够实现自动化,成本也低。但是高温辐射温度计只能测量熔融 金属的表面温度,却不能测得内部真实温度,另外,还必须已知被测 对象的发射率,也未能实用。
发明内容
因此本发明的第一个目的提供这种方法的熔融金属高温测量装 置,这种装置必须满足以下条件:1)测量精度不低于消耗型快速热 电偶;2)能够连续测温,得到温度变化的趋势,实现自动化;3)测 量成本较低。
本发明的第二个目的是,提出针对铁液,钢水温度,用不同时刻 的消耗型电热偶的离散温度信号X1(t)对高温辐射温度计连续变化的 温度信号X2(t)进行不断修正的方法。
为了实现本发明的目的,本发明的技术方案包括两大部分。
本发明包括有消耗型快速热电偶、高温辐射温度计、A/D模数转 换器、
单片机和输出设备,所述的消耗型快速热电偶和高温辐射温度 计分别与A/D
模数转换器的输入端连接,A/D模数转换器的输出端与 单片机连接,单片机分别与
键盘,显示器和
打印机连接。
本发明所述的消耗型热电偶为接触式
输入信号信道与A/D模数 转换器连接,高温辐射温度计为非接触式信号信道与A/D模数转换器 连接。
一种采用接触以及非接触熔融金属高温测量装置的测量方法,本 发明所述的一路输入通道输入高温辐射温度计的温度信号,经A/D模 数转换和单片机处理后得到连续变化的温度信号X2(t),另一路输入 通道输入t1、t2、t3…tn时刻消耗型热电偶高精度温度信号,经A/D模 数转换和单片机处理后得到离散的温度变化信号X1(t1)、X1(t2)、 X1(t3)…,X1(tn)单片机同时对两路输入信号进行综合分析处理,即用 不同时刻的消耗型热电偶的离散温度信号X1(t)值对高温辐射温度计 连续变化的温度信号X2(t)值进行不断修正,其修正式为:
X1(t1)-X2(t1)=△,y(t1)=X2(t1)±△
X1(t2)-X2(t2)=△,y(t2)=X2(t2)±△
X1(t3)-X2(t3)=△,y(t3)=X2(t3)±△
. .
. .
. .
X1(tn)-X2(tn)=△,y(tn)=X2(tn)±△
最终得到较高精度的连续变化的温度信号y(t)。
本发明与
现有技术相比较(详见现场测量信号表1、2和
附图2、 3)。它既保持了传统技术中“采用消耗型快速热电偶,它的测量精度 高”和传统技术中“高温辐射温度计能够对熔融金属进行连续测温, 并且能够实现自动化,成本也低”的优点,又解决了传统技术中测温 探头为一次性,测温费用较高;每次测量后必须更换探头,难以自动 化;不能连续或高频率测温,无法得知温度变化的趋势等诸弊端。以 及高温辐射温度计只能测量熔融金属的表面温度,却不能测得内部真 实温度,另外,还必须已知被测对象的发射率,也未能实用的问题, 达到取代传统技术,并大幅度降低成本,可实现熔融金属高温测量环 境工艺的自动化。
其中消耗型快速热电偶对熔融金属的温度进行高精度的测量,测 量频度降低(例如5分钟测量一次降低到10分钟测量一次),测量成 本大幅下降,
其中高温辐射温度计选择合适的测量部位(例如出铁口、
连铸中 包水口等部位)对熔融金属的温度进行连续的测量,得到温度变化的 趋势曲线。
本发明通过输出通道输出较高精度的连续变化的温度信号y(t), 满足熔融金属高温环境的工艺要求。
表1
t分钟 1 5 10 15 20 25 30 35 40 X1(t)℃ 1560 1558 1556 1559 1562 1556 1553 1559 1557 X2(t)℃ 1540 1536 1533 1535 1538 1536 1530 1534 1532 △=X1(t)-X2(t) +20 +20 +20 +20 +20 +20 +20 +20 +20 y(t)=X2(t)+△ 1560 1556 1553 1555 1558 1556 1550 1554 1552 △=X1(t)-X2(t) +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 y(t)=X2(t)+△ 1560 1558 1555 1557 1560 1558 1552 1556 1554 △-X1(L)-X2(t) +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 y(t)=X2(t)+△ 1560 1558 1556 1558 1561 1559 1553 1557 1555 △=X1(t)-X2(t) +1 +1 +1 +1 +1 +1 y(t)=X2(t)+△ 1560 1558 1556 1559 1562 1560 1554 1558 1556 △=X1(t)-X2(t) +0 +0 +0 +0 +0 y(t)-X2(t)+△ 1560 1558 1556 1559 1562 1560 1554 1558 1556 △=X1(t)-X2(t) -4 -4 -4 -4 y(t)=X2(t)+△ 1560 1558 1556 1559 1562 1556 1550 1554 1552 △=X1(t)-X2(t) +3 +3 +3 y(t)=X2(t)+△ 1560 1558 1556 1559 1562 1556 1553 1557 1555 △=X1(t)-X2(t) +2 +2 y(t)=X2(t)+△ 1560 1558 1556 1559 1562 1556 1553 1559 1557 △-X1(t)-X2(t) +2 y(t)=X2(t)+△ 1560 1558 1556 1559 1562 1556 1553 1559 1557
表2
1分钟 1 5 10 15 20 25 30 35 40 XI(t)℃ 1560 1556 1562 1553 1557 X2(t)℃ 1540 1533 1538 1530 1532 △=X1(t)-X2(t) +20 +20 +20 +20 +20 y(t)=X2(t)+△ 1560 1553 1558 1550 1552 △=X1(t)-X2(t) +3 +3 +3 +3 y(t)=X2(L)+△ 1560 1556 1561 1553 1555 △=X1(t)-X2(t) +1 +1 +1 y(t)=X2(t)+△ 1560 1556 1562 1554 1556 △=X1(L)-X2(t) -1 -1 y(t)=X2(t)+△ 1560 1556 1562 1553 1555 △=X1(t)-X2(t) +2 y(t)=X2(t)+△ 1560 1556 1562 1550 1557
附图说明
图1接触以及非接触熔融金属高温测量装置结构示意图。
图2本发明按表1得到的温度变化的趋势曲线图。
图3本发明按表2得到的温度变化的趋势曲线图。
具体实施方式
本发明在实施中,按以下技术要求可实现本发明。
消耗型快速热电偶的技术条件:
快速热电偶每5分钟插入钢水测量1次,测量结果X1(t)见表1 和表2。
辐射
高温计的技术条件:
名称 型号 分辩率 误差 使用温度 测量时间 辐射高温计 TP90-1M ±1℃ ±0.5% (1500-1700)℃ <1mS
辐射高温计对钢水的温度进行连续的测量,得到温度变化的趋势 曲线X2(t),测量结果见表1和表2。
A/D转换器:A/D转换器分2路分别对X1(t)和X2(t)进行模/数转 换后,输入AT89C52单片机。
AT89C52单片机:AT89C52单片机同时对两路输入信号进行综合 分析处理:即用不同时刻的消耗型热电偶的离散温度信号X1(t)对高 温辐射温度计连续变化的温度信号X2(t)进行不断修正。
X1(t1)-X2(t1)=△,y(t1)=X2(t1)±△
X1(t2)-X2(t2)=△,y(t2)=X2(t2)±△
X1(t3)-X2(t3)=△,y(t3)=X2(t3)±△
. .
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X1(tn)-X2(tn)=△,y(tn)=X2(tn)±△
最终得到较高精度的连续变化的温度信号y(t)。
1)利用5分钟1次的消耗型快速热电偶热电偶的离散温度信号 X1(t)对高温辐射温度计连续变化的温度信号X2(t)进行不断修正。 最终得到较高精度的连续变化的温度信号y(t),得到温度变化的趋 势,可实现自动化。测量结果见表1和附图2。
2)利用10分钟1次的消耗型快速热电偶的离散温度信号X1(t) 对高温辐射温度计连续变化的温度信号X2(t)进行不断修正。最终不 但能得到较高精度的连续变化的温度信号y(t),而且减少消耗型快 速热电偶50%,大幅降低测量成本。测量结果见表2和附图3。
显示器:X1(t)、X2(t)、y(t)等温度曲线显示。