DE2847604C2 - Vorrichtung zur Bestimmung des Profils einer Füllung im Hochofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Profils einer Füllung im Hochofen, mit einem Laser zur Erzeugung von Laserstrahlen, mit einem Empfänger zur Aufnahme der von der Oberfläche der Füllung reflektierten Laserstrahlen und mit einer Signalverarbeitungseinrichtung für die empfangenen Laserstrahlen.

Bei einem Hochofen zum Schmelzen bzw. Reduzieren von Eisenerz werden abwechselnd Koks und Eisenerz über die Gichtglocke eingegeben und dann mit einem Rührwerk so verteilt daß die Oberseite der Füllung des Hochofens einen V-förmigen Querschnitt erhält. Dieses Profil ist deswegen wichtig, weil eine Brennstoffeinsparung beim Hochofen erreicht werden soll, was auch im Einklang mit den weltweiten Bemühungen der Brennstoffeinsparung steht. Dabei ist jedoch eine genaue Bestimmung oder Messung des Profils an der Oberseite

der Füllung im Hochofen erforderlich.

Zur Bestimmung dieses Profils einer Füllung im Hochofen ist ein ferngesteuertes Verfahren erforderlich, weil im Inneren des Hochofens außerordentlich hohe Temperaturen und Drücke herrschen. Bei einem herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung des Profils werden mechanische Mittel verwendet Dabei werden von der Oberseite des Hochofens herabhängende, stangenförmige Werkzeuge in die Gicht des Hochofens

ίο eingeführt Die Einführstrecke jedes Werkzeuges von seinem Aufhängepunkt an der Oberseite des Ofens wird dann zur Bestimmung des Profils der Füllung an der Oberseite ausgewertet Ein derartiges Vorgehen ist jedoch insofern nachteilig, als es dabei sehr schwierig ist eine exakte Bestimmung des Profils durchzuführen, weil eine ungenügende Anzahl von Meßstellen vorhanden, die Meßdauer sehr lang und die Automatisierung eines solchen Meßvorganges sehr schwierig sind.

In jüngerer Zeit sind verschiedene andere Systeme

zur Bestimmung des Profils bekanntgeworden, z. B. ein Radarsystem unter Verwendung von Radiowellen bzw. Hochfrequenzwellen, ein Radiographie- oder Röntgenverfahren unter Verwendung von Strahlung, ein Laser-Radarsystem und ein Lasersystem, bei dem die

Oberseite der Füllung mit einem Laserstrahl an

einzelnen Stellen erhitzt wird, um auf diese Weise

Lichtpunkte auf dieser Oberseite zu erzeugen, die dann

auf einem Fernsehbildschirm beobachtet werden.

Beim Radarsystem ist die Wellenlänge der verwende-

ten Hochfrequenzstrahlung ziemlich groß und beträgt etwa 25 cm, so daß es unmöglich ist das Objekt mit einer Auflösung oder Genauigkeit von beispielsweise 3 cm zu bestimmen. Außerdem treten bei einem solchen System ungünstige Effekte wegen der Mehrfachrefle xion von Wellen auf.

Ein Schallwellen-Meßsystem ist deswegen unvorteilhaft, weil der im Hochofen vorhandene Staub die Messung beeinträchtigt und weil sich die Ausbreitung der Schallwellen im Hochofen ändert, da die Tempera turverteilung im Hochofen komplex ist Somit kann die Meßgenauigkeit mit einem solchen System nicht verbessert werden. Ein Radiographieverfahren erfordert eine außerordentlich hohe Leistung und ist insofern bei der praktischen Anwendung problematisch, weil die entsprechende Technik noch nicht ausgereift ist. Ein Laser-Radarsystem, das zur Entfernungsmessung dient hat zwar eine gute Entfernungsauflösung, ist jedoch mangelhaft hinsichtlich der Positionsauflösung, wobei die bisher erreichte Entfernungsauflösung etwa 1 m beträgt Ein Verfahren mit Bildschirmbeobachtung ist insofern unzulänglich, als die im Hochofen vorhandene große Dampfmenge häufig die Beobachtung der erhitzten Stellen mit dem Bildschirm erschwert.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur

Bestimmung des Profils einer Füllung im Hochofen ist z. B. aus der Literaturstelle »Stahl und Eisen«, 1974, S. 649, bekannt, wobei die Laserstrahlen zur Bestimmung des Füllstandes im Hochofen in der Weise eingesetzt werden, daß die verschiedenen Laufzeiten eines Signals

eo gemessen werden, das einmal direkt und einmal nach Reflexionen an der Oberfläche der Füllung zum Empfänger gelangt Insofern handelt es sich um eine Vorrichtung, bei der stets zwei Laserstrahlen erforderlich sind, nämlich der direkte Laserstrahl und der

b5 reflektierte Laserstrahl, wobei dann eine Zeitmessung für die Laufzeitdifferenz vorgenommen werden muß. Die erreichbare Genauigkeit beträgt dabei gemäß der Literaturstelle nur 1,5 m.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Profils einer Füllung im Hochofen der eingangs genannten Art anzugeben, mit der das Profil der Oberfläche der Füllung im Hochofen innerhalb kurzer Zeit genau bestimmt werden kann. >

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß im Strahlengang zwischen dem Laser und der Oberfläche der Füllung ein schwenkbarer Spiegel angeordnet ist, der die Laserstrahlen bei seiner Schwenkbewegung kontinuierlich über die Oberfläche der Füllung führt, to und daß der Empfänger aus einer Batterie von Empfängerelementen besteht, die die reflektierten Laserstrahlen in elektrische Signale umwandeln, welche der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Bündelungslinse im Strahlengang zwischen der Oberfläche und dem als Photodiodenbatterie ausgebildeten Empfänger angeordnet ist, wobei letztere im Brennpunkt der Pündelungslinse liegt

Zweckmäßigerweise besteht die Photodiodenbatterie aus einer Vielzahl von in konkaver Konfiguration im Brennpunkt der reflektierten Laserstrahlen angeordneten Photodioden, wobei diese in Form von PIN-Silizium-Sperrschichtdioden ausgebildet sein können. Als Laser eignet sich insbesondere ein Yttrium-Aluminium-Granat-Laser.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Batterie aus einer Vielzahl von in Reihe, gegebenenfalls in konkaver Konfiguration, angeordneten Ladungsverschiebeelementen, die im Brennpunkt einer Bündelungslinse angeordnet sind, wobei diese Bündelungslinse eine konvexe Zylinderlinse sein kann.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in vorteilhafter Weise eine genaue Ausmessung des Profils einer Füllung im Hochofen ermöglicht, wobei eine Auflösung von ±30 mm erreicht werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter bezug auf die Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Hochofen, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar ist,

F i g. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab vom Oberteil des Hochofens gemäß F i g. 1 mit einem Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und in

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer typischen Signalverarbeitungseinrichtung zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bei dem in F i g. 1 schematisch dargestellten Hochofen 11 werden abwechselnd Koks und Eisenerz eingegeben und dann mit einem Rührwerk so verteilt, daß ein im Querschnitt im wesentlichen V-förmiges Profil an der Oberseite der Füllung im Hochofen 11 erhalten wird. Fig. 2 zeigt das Oberteil bzw. die Gicht des Hochofens 11 gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab. Der Hochofen 11 ist dabei in seinem oberen Bereich mit einem lichtdurchlässigen Fenster 13 und mit einer Licht empfangenden Einrichtung versehen. Ein als Lichtquelle dienender Riesenimpulslaser, z. B. ein YAG- bzw. Yttrium-Aluminium-Granat-Laser, vermag Riesenimpulse mit einer Wiederholungsfrequenz von 50 Hz und einer Impulsbreite von 10 ns bei einer Ausgangsleistung von 10 bis 30 mW zu liefern. Ein vom Yttrium-Aluminium-Granat-Laser 15 emittierter gepulster Laserstrahl 16 wird von einem schwenkbaren SDieeel 17 reflektiert und über das Fenster 13 in das Innere des Hochofens 11 geworfen. Der schwenkbare Spiegel 17 ist dabei so gelagert, daß snit dem vom Yttrium-AIuminium-Granat-Laser 15 gelieferten Laserstrahl die Oberfläche 12 der Füllung im Hochofen 11 vollständig abgetastet werden kann.

Die Bewegung des schwenkbaren Spiegels 17 wird durch eine nicht dargestellte Steuer- oder Treiberschaltung über eine Fernsteuerung durchgeführt Der auf die Oberfläche 12 auftreffende Laserstrahl 16 wird gestreut und dann mit einem optischen System in Form einer Bündelungslinse 14 gebündelt, die z. B. eine konvex zylindrische Bündelungslinse 14 sein kann. Die von der Bündelungslinse 14 gebündelten Lichtstrahlen werden von einer im Brennpunkt der Bündelungslinse 14 angeordneten Batterie 18 von Empfängerelementen, z. B. einer Photodiodenbatterie 18 aufgefangen, die parallel zur Oberfläche 12 liegt, wenn letztere eben ist. Die Photodiodenbatterie 18 besteht aus einer Vielzahl, z. B. 150, lichtempfindlichen Empfängerelementen, z. B. aus in Reihe geschalteten PIN-Silizium-Sperrschichtdioden. Die Photodiodenbatterie 18 ist dabei so ausgelegt, daß sie das Profi! der Oberfläche 12 der Füllung bei einem Hochofen 11 mit einer Höhe von 40 m, einem Außendurchmesser von etwa 83 m und einem Innendurchmesser von etwa 6,55 m durch Abtastung der Oberfläche 12 mit einer Auflösung von ±30 mm zu messen vermag. Im Betrieb führt der schwenkbare Spiegel 17 eine Bewegung in Richtung des Pfeiles A durch, wobei der Laserstrahl 16 die Oberfläche 12 bestreicht und die von der Oberfläche 12 gestreuten Lichtstrahlen über die Bündelungslinse 14 ein Bild des Profils der Oberfläche 12 auf der Photodiodenbatterie 18 bilden.

Die lichtempfindlichen Empfängerelemente der Photodiodenbatterie 18, auf welche das gestreute Licht auftrifft, wandeln die reflektierten Laserstrahlen in elektrische Signale um, die einer Signalverarbeitungseinrichtung, z. B. mit Impulsverstärker 21, Begrenzer 22, Addierer 23, Anzeigeverstärker 24 und Anzeige 25 zur Verarbeitung zugeführt werden.

Gemäß Fig.3 werden die Aasgangssignale der Photodiodenbatterie 18 durch einen Impulsverstärker 21 (aus den Elementen PAO, PAi... PAn) verstärkt und dann durch einen Begrenzer 22 (mit den Elementen L 0, L1 ... Ln) hinsichtlich ihrer Amplitude begrenzt. Die Ausgangssignale des Begrenzers 22 werden dann in einem Addierwerk23(mitden Elementen SA0,SAl... SAn) addiert und anschließend mit einem Anzeigeverstärker 24 verstärkt, woraufhin die Darstellung bei der Anzeige 25 erfolgt

Nachstehend ist näher erläutert, auf welche Weise das gestreute Licht des Laserstrahls 16 auf der Photodiodenbatterie 18 ein die Oberflächen-Unregelmäßigkeit der Oberfläche 12 der Füllung wiedergebendes Bild formt

Zunächst wird ein typischer Fall betrachtet, bei dem die Oberfläche 12 eben ist und die Photodiodenbatterie 18 parallel zu dieser ebenen Oberfläche YX angeordnet ist Wenn hierbei der Laserstrahl 16 die Oberfläche 12 kontinuierlich abtastet wird auch die Photodiodenbatterie 18 kontinuierlich abgetastet.

Ein anderer typischer Fall ist der, bei dem die Oberfläche 12 der Füllung einen konkaven Bereich aufweist Dabei bündelt die Bündelungslinse 14 das ge::reute Licht in der Weise auf die Vorderseite der Photodiodenbatterie 18, daß der Laserstrahl 16 eine Anzahl der lichtempfindlichen Empfängerelemente bestrahlt Die Ausgangssignale der entsprechenden

Anzahl von Photodioden werden dann im Addierwerk 23 addiert, wobei die Amplitude des so erhaltenen Impulses groß ist. Wenn z. B. drei Photodioden das Streulicht empfangen, ist die Amplitude des vom Addierwerk 23 abgegebenen Impulses dreimal so groß wie in dem Falle, wenn eine einzige Photodiode das Streulicht empfängt.

Wenn die Oberfläche 12 der Füllung im Hochofen 11 andererseits einen konvexen Teil aufweist, trifft der von diesem konvexen Teil reflektierte Teil des Laserstrahls 16 nicht auf die dem konkaven Teil der Oberfläche 12 entsprechende Photodiode auf, Die Photodiodenbatterie 18 ist außerdem so ausgelegt, daß sie sich entsprechend mit bewegt, wenn sich die Oberfläche 12 nach oben oder nach unten verlagert

Die die Oberfläche S2 bestrahlende Laserleistung Pi bestimmt sich nach folgender Gleichung:

Pi = P₀Ai 71 e-*^a, (1)

wobei a die Länge des Lichtweges vom Fenster 13 zur Oberfläche 12 im Hochofen 11 ist; bezeichnet man die Länge des Lichtweges von der Oberfläche 12 zur Bündelungslinse 14 mit b, so ergibt sich die Gesamtlänge / des Lichtweges als Summe aus a und b. P₀ ist die Laser-Übertragungsleistung (Spitzenwert) des Yttrium-Aluminium-Granat-Lasers 15, und Prist die Laser-Empfangsleistung (Spitzenwert), während R\ das Reflexionsvermögen des schwenkbaren Spiegels 17, Ti die Durchlässigkeit des Fensters 13 und <x den Streukoeffizienten des Laserstrahls 16 im Hochofen U bedeuten.

In Gleichung (1) gibt der Ausdruck e~^M die Durchlässigkeit im Räume längs des Lichtweges a an.

Unter der Voraussetzung, daß der Laserstrahl 16 von der Oberfläche 12 der Füllung sphärisch gestreut wird, läßt sich die an der Photodiodenbatterie 18 ankommende Laser-Empfangsleistung Pr durch folgende Gleichung ausdrücken:

Pr=(Pt ot₂t₃ π DV42 η b²) e-**, wobei

o = Reflexionsvermögen der Oberfläche 12,

D — Durchmesser der öffnung im Strahlengang des Empfängers,

f₂ = Durchlässigkeit des Fensters und h = Durchlässigkeit verschiedener anderer Filter.

In Gleichung (2) bedeutet der Ausdruck e-** die Durchlässigkeit im Raum längs des Lichtweges b. Aus den beiden Gleichungen (1) und (2) ergibt sich:

Pr=Po R\ ii fe h e-(»+t»<* ■ ο D²f8b².

Die Streuung im Hochofen 11 wird durch Dampf sowie Koks- und Eisenerzstaub hervorgerufen. Ein Versuch zeigt, daß der Streukoeffizient «=0,735 bei einer Wellenlänge von 1,06 um des Yttrium-Aluminium-Granat-Lasers 15 beträgt. Das Reflexionsvermögen ο wird durch Dividieren der empfangenen Lichtintensität durch den Raumwinkel ermittelt. Wenn im Hochofen 11 nur Koks vorhanden ist, beträgt das Reflexionsvermögen mindestens 23%. Wenn der Koks im Hochofen umgewälzt wird, steigt das Reflexionsvermögen σ auf 5,3% an. Der noch zu erläuternden Berechnung ist der Wert von 53% zugrunde gelegt Tatsächlich ist jedoch im Hochofen neben Koks auch Sintereisen vorhanden, so daß sich das Reflexionsvermögen weiter erhöht

Bei einem Hochofen 11 mit einer Höhe von etwa

40 m, einem Außendurchmesser von 8,3 m und einem Innendurchmesser von 6,55 m betragen a = 6,8 m und b= 10 m, so daß der gesamte Lichtweg oder die optische Weglänge /eine Länge von 16,8 m( = 6,8+10 m) besitzt. Das Reflexionsvermögen R\ des schwenkbaren Spiegels 17 mit einer goldbedampften Spiegelfläche beträgt 80%, während das Reflexionsvermögen der verschiedenen Filter, z. B. des Fensters 13 und der Bündelungslinse 14 einen Wert von 50% ausmacht (fi = t2=h). Wenn diese ι ο Werte in Gleichung (3) eingesetzt werden, so ergibt sich

Pr= 0,285 χ 10 -' ⁰P₀ D ². (4)

Wenn also gemäß Gleichung (4) spezifische Werte für Po und Pr verwendet werden, erhält der Durchmesser D der öffnung der Bündelungslinse 14 Werte gemäß nachstehender Tabelle.

Tabelle für die Durchmesser D

Pr	3OmW	10 mW	5 mW	1 mW
	1 cm	1,9 cm	2,6 cm	5,9 cm
0,1 μ W	3,4 cm	5,9 cm	8,4 cm	18,7 cm
1 μW	7,65 cm	13,3 cm	18,7 cm	41,9 cm
5μW	10,8 cm	18,7 cm	26,5 cm	59,2 cm
10 μW

Um die EIN- und AUS-Zustände des Laserlichtes mit zufriedenstellendem Rauschabstand zu messen, d. h. zur Gewährleistung einer Empfangslichtleistung Pr von etwa 5 μW, ist es gemäß den obigen Ausführungen erforderlich, die Leistung Po mit 5— 10 mW und den Öffnungsdurchmesser D mit etwa 20 cm zu wählen. Die obigen Versuchdaten wurden unter folgenden Bedingungen ermittelt:

a) Sendelaser: Yttrium-Aluminium-Granat-Laser zur Erzeugung von Riesenimpulsen mit einer Leistung von 10 —3OmW, einer Frequenz von 50 Hz und einer Impulsbreite von 10 ns.

b) Gesamtverlust des optischen Systems: 90% (Reflexionsvermögen des goldbedampften schwenkbaren Spiegels 17: 80%; Durchlässigkeit des Fensters 13 am Eingang: 50%; Durchlässigkeit des Fensters auf der Empfangsseite: 50%; Durchlässigkeit des Filters: 50%).

c) Durchlässigkeit im Ofen: 50%/m (Streukoeffizient λ=0,735 von Staub bei einer Wellenlänge von

so 1,06 μιη).

d) Länge des Lichtweges: 16,8 m.

e) Reflexionsvermögen der Oberfläche 12 der Füllung: 53%-

f) Öffnungsdurchmesser beim Lichtempfang: 20 cm. g) lichtempfangs-Raumwinkel: 2^ χ 10~⁵ Sterad (minimum).

h) Empfängerelemente: Photodiodenbatterie 18 aus PIN-Süizium-Sperrschichtdioden (150 Elemente).

ω In den Figuren der Zeichnung ist nur ein Schnitt durch den Hochofen 11 mit einem einzigen Querschnittsprofil dargestellt In Wirklichkeit ist jedoch eine ähnliche Meßanordnung senkrecht zur Schnittebene vorgesehen. Die Photodiodenbatterien 18 sind dabei zweidimensio naL etwa in Matrixform angeordnet Die auf diese Weise ermittelten Profile der senkrecht zueinander stehenden Querschnitte Befern ein genaueres Profil der Oberfläche 12 der Füllung im Hochofen 11. Zur Gewährleistung

eines noch genaueren Profils sind ähnliche Meßanordnungen für andere Querschnitte vorgesehen.

Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung des Profils besteht darin, die Photodiodenbatterie 18 entsprechend einer idealen Oberfläche der Füllung im Hochofen 11 anzuordnen. Dabei entsprechen die einzelnen lichtempfindlichen Elemente der Photodiodenbatterie 18 jeweils speziellen Bereichen auf der Oberfläche 12 der Füllung. Wenn dabei ein Teil der Oberfläche 12 konkav ist, trifft das von diesem konkaven Teil gestreute Licht nicht auf das entsprechende Element der Photodiodenbatterie 18. Das Abtastbild der Oberfläche besitzt somit einen unbelegten Teil an einer Stelle entsprechend dem konkaven Bereich der Oberfläche 12 der Füllung. Wenn diese Oberfläche einen konvexen Bereich besitzt, liegt der Brennpunkt des von diesem konvexen Bereich ausgehenden Streulichtes hinter der Photodiodenbatterie 18, so daß auch die Elemente, die um das dem konvexen Bereich entsprechende Element herumliegen, das Streulicht empfangen.

Bei dieser Ausführungsform bewegt sich die Photodiodenbatterie 18 ebenso wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechend der Verlagerung der Oberfläche 12 der Füllung aufwärts und abwärts.

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Profils der Oberfläche 12 der Füllung ergibt sich mit einem Segmentabtastverfahren, bei dem die lichtempfindlichen Empfängerelemente der Photodiodenbatterie 18 in Matrixform angeordnet sind und eine radiale Abtastung der Oberfläche erfolgt. Dabei kann im Vergleich zum vorherigen Beispiel eine größere Fläche der Oberfläche 12 der Füllung abgetastet und somit ein genaueres Profil ermittelt werden.

Wie sich aus den Versuchsergebnissen ergibt besitzt die oben beschriebene Vorrichtung zur Bestimmung des Profils einer Füllung im Hochofen ein großes Auflösungsvermögen bei hoher Übertragungsleistung. Aus diesem Grunde ist auch dann eine zweckmäßige Messung des Profils möglich, wenn die Vorrichtung einen Ubertragungsverlust von etwa 10OdB besitzt Außerdem ist die Photodiodenbatterie 18 zweidimensional angeordnet, so daß sie nicht durch Pseudoreflexionen beeinflußt wird. Die Messung erfolgt durch eine berührungsfreie Abtastung, so daß das Meßobjekt ohne die geringste Beeinflussung durch die Vorrichtung gemessen wird.

Die oben beschriebene Vorrichtung ist für eine

^r> Direktmessung geeignet. Dabei werden die mit der zweidimensionalen Photodiodenbatterie 18 gewonnenen numerischen Daten verarbeitet und mit einer graphischen Anzeigetechnik dreidimensional dargestellt. Vom Inhalt der Anzeige kann eine Festkopie

ι» gewonnen werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das optische Lichtempfangssystem als Fenster für den Lichtempfang verwendet. Die Lichtübertragungs- und -empfangsfenster können jedoch auch durch ein und

π dasselbe Element gebildet werden, wobei in diesem Falle die Photodiodenbatterie konkav ausgebildet wird.

Wenn der Brennpunkt des Streulichts sich an der

Vorderseite oder Rückseite der Photodiodenbatterie 18 befindet empfangen mehrere Empfängerelemente das

2" Streulicht. In diesem Falle erfolgt die Abtastung jedoch ebenfalls kontinuierlich, so daß das Profil insgesamt genau bestimmt werden kann. Wenn außerdem die Meßdaten von der Photodiodenbatterie auf einem Anzeigegerät graphisch wiedergegeben werden, kann der Hochofen unter Beobachtung des Anzeigegeräts einwandfrei geregelt werden.

Eine weitere Abwandlung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung besteht darin, daß für die Lichtübertragungs- und -empfangsfenster die gleichen Elemente benutzt werden und ein reflektierender Spiegel an der Rückseite des Fensters angeordnet wird, um das Streulicht auf die Photodiodenbatterie zu werfen. Die als lichtempfindliche Empfängerelemente dienendea Photodioden können auch durch Ladungsverschiebeelemente oder sogenannte CCD-Elemente ersetzt werden. In diesem Falle kann die Vorrichtung zur Bestimmung des Profils so ausgelegt sein, daß die Meßdaten in den Ladungsverschiebeelementen gespeichert und diese Elemente später zur Datenverarbeitung abgetastet werden. Anstelle der PIN-Silizium-Sperrschichtdioden kann auch eine Avalanche-Photodiodenanordnung (APD-Anordnung) verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung.zur Bestimmung des Profils einer Füllung im Hochofen, mit einem Laser zur Erzeugung von Laserstrahlen, mit einem Empfänger zur Aufnahme der von der Oberfläche der Füllung reflektierten Laserstrahlen und mit einer Signalverarbeitungseinrichtung für die empfangenen Laserstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem Laser (15) und der Oberfläche (12) der Füllung ein schwenkbarer Spiegel (17) angeordnet ist, der die Laserstrahlen (16) bei seiner Schwenkbewegung kontinuierlich über die Oberfläche (12) der Füllung führt, und daß der Empfänger aus einer Batterie (18) von Empfängerelementen besteht, die die reflektierten Laserstrahlen in elektrische Signale umwandeln, welche der Signalverarbeitungseinrichtung (21—25) zugeführt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bündelungslinse (14) im Strahlengang zwischen der Oberfläche (12) und dem als Photodiodenbatterie (18) ausgebildeten Empfänger angeordnet ist, wobei letztere im Brennpunkt der Bündelungslinse (14) liegt

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodiodenbatterie (18) aus einer Vielzahl von in konkaver Konfiguration im Brennpunkt der reflektierten Laserstrahlen angeordneten Photodioden besteht

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodiodenbatterie (18) aus einer Vielzahl von PIN-Silizium-Sperrschichtdioden besteht

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Laser ein Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (15) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (18) aus einer Vielzahl von in Reihe, gegebenenfalls in konkaver Konfiguration, angeordneten Ladungsverschiebeelementen besteht, die im Brennpunkt einer Bündelungslinse (14) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelungslinse (14) eine konvexe Zylinderlinse ist