CN1047440C - 带渗透式窥视管的光学温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于测量石墨化电炉炉温温度传感器，它包括具有窥视孔构造的窥视管以及与之固连、内设光学***的壳体，壳体外部设有冷却器，其特点是窥视管采用石墨材料制作，石墨窥视管的窥视孔和壳体内孔对接固连形成了光测腔，光测腔仅设有用于向腔内注入纯净气体的充气孔，并以石墨窥视管的石墨材质本身所具有的毛细孔渗透式向腔外排气，光测腔终端设有用于收集并向外界传输光信号的光导纤维。
Description
本发明涉及温度测量领域，特别是提供一种适用于石墨化电炉炉温温度测量的传感器。
1600℃以上的高温测量一般采用辐射温度计，如光学高温计，全辐射温度计，比色温度计等，这类仪器是利用被加热物体的辐射强度随着温度的升高而增长的原理制作的。利用这类公知的技术较成熟的非接触法测量高温的常规仪表可以解决工业生产中一般性高温测量问题。而对于工作环境恶劣的石墨化电炉炉内高温测量，上述辐射温度计的使用受到限制。如炉内烟气及炉外部中间吸收介质、烟雾、粉尘、CO、CO2水蒸汽等都会严重影响温度计的光学***正常工作，加之工作现场的强磁场干扰、测量距离的选择都会影响测量结果的真实性，造成较大测量误差。由此可见用公知技术中带有光学***的高温计对石墨化电炉温度测量将会产生较大测量误差，另外这类测量仪一般不能在线连续测量。据本发明人掌握，目前尚未发现有适合于石墨化过程石墨电炉温度测量在线监测的温度传感器。
本发明目的在于提供一种用于石墨化电炉炉温测量带渗透式窥视管的光学温度传感器，针对上述公知技术存在的缺陷，采取相应技术手段，消除恶劣环境对光学***的影响以提高辐射温度计的测量精度，进一步目的是实现在线连续测温。
达到上述目的采用的技术方案为：这种带渗透式窥视管的光学温度传感器，包括具有窥视孔构造的窥视管以及与之固连、内设光学***的壳体，壳体外部设有冷却器，其特征在于：本窥视管为石墨窥视管；石墨窥视管与壳体固连后由石墨窥视管的窥视孔和壳体内孔对接形成了与外界隔离的、结构上呈封闭状的光测腔；光测腔在壳***置仅设有用于向光测腔内注入纯净气体的充气孔，并以石墨窥视管的石墨材质本身所具有的毛细孔渗透式向腔外排气，以使光测腔内的光学元件在纯净的气体中工作；光测腔终端设有用于收集并向外界传输光信号的光导纤维。
上述技术方案提供的光学温度传感器乃至用之制成的光学高温测量仪较之公知技术辐射温度计有如下优点。1、采用窥视管结构，将探头***石墨化电炉炉内，极大限度地缩短了光辐射测量距离，可减少环境(烟气、粉尘等)对光学***正常工作的影响；2、在结构上形成了光测腔，使传感器的光学***在封闭式光测腔内工作，进一步解决了环境污染问题；3、为了彻底解决外界环境对光辐射温测结果产生影响的问题，采取人为地向光测腔内注入纯净气体的技术手段，主动净化光测腔工作环境，保证光学元件在充满纯净气体的腔室内工作；4、本方案最重要的特点是窥视管采用了石墨材料制作，且光测腔的气路仅设了一个充气孔，排气孔则利用了石墨材料本身具有毛细孔的特性，通过石墨窥视管向光测腔以外渗透排气；由于渗透式排气其排气速度较慢一方面可节省纯净气体注入量以降低温测成本，另一方面可使光测腔内光测环境相对恒定以提高温测的准确度；5、光测腔终端设有光导纤维，用之将其所采集的反映炉内温度的光辐射信号向外传输，一方面可降低信号传输过程中的光能消耗，另一方面可实现远距离(远离石墨炉现场)传输，可避免石墨电炉的强磁对温度计的干扰；6、通过采用石墨窥视管、光测腔封闭及充气、渗透排气，以及光纤传输等手段的组合应用，本方案可实现在线连续测温，为石墨化过程自动控制奠定了基础。
附图给出了本带渗透式窥视管的光学温度传感器的构造示意图。
下面结合附图给出的实施例进一步描述。由附图可见，本实施例包括有具有窥视孔构造的石墨窥视管(1)和壳体(2)，两构件通过连接架(3)对接固连，其中连接架(3)通过销(4)固连在石墨窥视管(1)上，连接架(3)上焊接有连接螺杆(5)，利用壳体(2)的法兰构造并通过螺母(6)使壳体(2)与石墨窥视管(1)可拆卸固连，两构件对接连体后由石墨窥视管(1)的窥视孔及壳体(2)的内孔对接形成了内设光学***的光测腔(1)，本例中光测腔(Ⅰ)内的光学***包括依次固连在壳体(2)内的小孔光栏(7)、聚光镜(8)、以及光导纤维(9)，其中光导纤维(9)是通过光纤座(10)及丝堵(11)固定在光测腔(Ⅰ)终端的，其中所谓的光学***可以采用多种结构形式，如利用石墨窥视管(1)的窥视孔盲孔内端面具有聚光性能的曲面和光导纤维(9)即可构成最简单的光学***，因该部分系公知技术范畴不再冗述。壳体(2)外部还设置有冷却器(12)，本例中冷却器(12)可采用水循环冷却器方案，因此冷却器(12)上设有进水口(13)和出水口(14)。由附图可见，所说的光测腔(Ⅰ)在壳体(2)位置上仅仅设置有用于向腔内注入纯净气体的充气孔(15)。附图中序号16表示在墨窥视管(1)的外表面还涂镀有抗氧化涂层(如氧化铝等)，该涂层应涂在工作时处于石墨炉之外的窥视管体上，序号17表示含光电转换器件的温度测量仪(表)。
使用本传感器施测时，需将石墨化电炉炉壁开一透孔，将石墨窥视管(1)嵌入该透孔内，并使传感器固定在炉壁上，冷却器(12)给水工作以保护传感器，通过充气孔(15)向光测腔(Ⅰ)内注入纯净气体，纯净气体可选择如氩气等惰性气体，并使光测腔(Ⅰ)内工作压力略大于石墨炉炉内压力以防止炉内烟气通过石墨窥视管(1)倒灌入光测腔(Ⅰ)内，注入纯净气体时气路中可安装压力表监测。工作时随着石墨炉炉内温度的变化使***炉内的石墨窥视管(1)温度同步变化而使石墨窥视管(1)的光测腔内光辐射强度相应发生变化，光测腔(Ⅰ)内的光学元件将随机变化着的光辐射强度通过光导纤维(9)传输给含光电转换器件的温度测量仪(17)，将光信号转换为相应的电信号后，经过处理最终显示出温度示值。可根据石墨化过程的不同要求来选择制作石墨窥视管(1)不同的石墨材料，一般普通型石墨材料的气体渗透率在平行方向的0.225毫米/秒，在垂直方向为0.118毫升/秒；而密级型石墨材料的气体渗透率在平行方向为0.153毫升/秒、垂直方向0.083毫升/秒。
Claims (4)
1、一种用于石墨化电炉炉温测量带渗透式窥视管的光学温度传感器，包括具有窥视孔构造的窥视管以及与之固连、内设光学***的壳体，壳体外部设有冷却器，其特征在于：本窥视管为石墨窥视管；石墨窥视管与壳体固连后由石墨窥视管的窥视孔和壳体内孔对接形成了与外界隔离的、结构上呈封闭状的光测腔；光测腔在壳***置仅设有用于向光测腔内注入纯净气体的充气孔，并以石墨窥视管的石墨材质本身所具有的毛细孔渗透式向腔外排气，以使光测腔内的光学元件在纯净的气体中工作；光测腔终端设有用于收集并向外界传输光信号的光导纤维。
2、根据权利要求1所述用于石墨化电炉炉温测量带渗透式窥视管的光学温度传感器，其特征在于所说的石墨窥视管的窥视孔盲孔内端面可制成具有聚光性能的曲面。
3、根据权利要求1所述用于石墨化电炉炉温测量带渗透式窥视管的光学温度传感器，其特征在于所说的光学***可制成，包括固定在壳体内的光栏，聚光镜、及置于聚光镜像距位置的光导纤维。
4、根据权利要求1所述用于石墨化电炉炉温测量带渗透式窥视管的光学温度传感器，其特征在于，所说的石墨窥视管在靠近壳体端、且工作时处于石墨炉体之外部分的外表面涂有抗氧化涂层。
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| CN 96102621 CN1047440C (zh) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 带渗透式窥视管的光学温度传感器 |
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