KR20100039967A - Apparatus and method of temperature measurement without contingence - Google Patents
Apparatus and method of temperature measurement without contingence Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100039967A KR20100039967A KR1020080098972A KR20080098972A KR20100039967A KR 20100039967 A KR20100039967 A KR 20100039967A KR 1020080098972 A KR1020080098972 A KR 1020080098972A KR 20080098972 A KR20080098972 A KR 20080098972A KR 20100039967 A KR20100039967 A KR 20100039967A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- protective tube
- light
- transmitting member
- molten metal
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 title claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 45
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 72
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 62
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 62
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 10
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 claims description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/0037—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the heat emitted by liquids
- G01J5/004—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the heat emitted by liquids by molten metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K2219/00—Thermometers with dedicated analog to digital converters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 비접촉식 온도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 용융금속의 온도를 측정함에 있어서, 용융금속 내에서 발산되는 방사광을 수광하는 광섬유 또는 광도파관와 측정 대상인 용융금속이 접촉되지 않는 구조를 통해 단시간에 온도를 측정할 수 있는 비접촉식 온도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a non-contact temperature measuring device and a method thereof, in measuring the temperature of molten metal, in a short time through a structure in which the optical fiber or optical waveguide that receives radiation emitted from the molten metal and the molten metal to be measured are not in contact with each other. A non-contact temperature measuring apparatus capable of measuring temperature and a method thereof.
일반적으로 용융금속을 이용하여 고품질의 제품을 생산하기 위해서는 가열하는 설비 내의 온도를 균일하게 유지하는 것이 중요하다. 또한 승온 설비의 가동시점과 종료시점을 제어하기 위해서는 용융금속의 온도를 확인하는 것이 필수적이다.In general, in order to produce high quality products using molten metal, it is important to maintain a uniform temperature in the heating equipment. In addition, it is essential to check the temperature of the molten metal in order to control the start and end times of the temperature raising equipment.
일예로, 금속의 정,제련에 있어서 용융금속의 온도가 너무 낮으면 슬래그 온도가 저하하여 슬래그의 유동성이 점차 상실되기 때문에 슬래그 유동성 저하를 방지하기 위해 높은 온도에서 조업한다. 그러나, 이와 같이 높은 온도에서 조업 시, 전력 소비 증가 및 용광로재의 수명 단축을 초래한다. For example, in the refining and smelting of the metal, when the temperature of the molten metal is too low, the slag temperature is lowered and the fluidity of the slag is gradually lost. Therefore, the molten metal is operated at a high temperature to prevent the slag fluidity from falling. However, operation at such high temperatures results in increased power consumption and shortened life of the furnace material.
따라서, 금속의 정, 제련 조업 시 용융금속의 온도를 정확하게 파악하는 것이 중요하며, 정확한 온도를 측정할 수 있는 장치 및 방법 개발이 필요하다.Therefore, it is important to accurately grasp the temperature of molten metal during metal refining and smelting operations, and it is necessary to develop a device and a method capable of accurately measuring temperature.
용융금속의 온도측정 방법은 종래부터 열전대가 이용되고 있으며, 용융금속에 직접 침지하여 순간적으로 온도를 측정하는 소모형 열전대와, 비교적 장시간 융융금속에 침지된 상태로, 세라믹제 보호관에 의해 수납된 열전대 등이 알려지고 있다.Thermocouples have been conventionally used for measuring the temperature of molten metal. Thermocouples, which are immersed in molten metal for a relatively long time, are immersed in molten metal for a relatively long time by directly immersing in molten metal and measuring temperature. The back is known.
그러나, 소모형 열전대는 매회 측정마다 센서프로브를 교환하여야 하기 때문에 많은 비용이 소요되며, 지속적인 온도 추이에 대한 정확한 검증이 어려운 단점이 있다.However, the consumable thermocouple is very expensive because the sensor probe must be replaced every measurement, it is difficult to accurately verify the continuous temperature trend.
또한, 보호관에 수납된 열전대는 보호관의 재질이 내식성이나 열충격성에 한계가 있기 때문에 계측 시간이 5~20시간 정도밖에 유지할 수 없는 문제점이 있다. In addition, the thermocouple housed in the protective tube has a problem that the material of the protective tube is limited in corrosion resistance and thermal shock resistance can be maintained for only about 5 to 20 hours.
한편, 열전대를 사용한 온도 측정 방법이외에도 광섬유를 이용한 측정 방법이 있으며, 크게 아래와 같이 세가지 방법이 있다. On the other hand, there is a measuring method using an optical fiber in addition to the temperature measuring method using a thermocouple, there are three methods as follows.
첫째, 광섬유를 용융금속 내에 직접 침지시켜 용융금속 내부에서 발산되는 방사광을 광섬유에 의해 직접 감지하여 수광부로 전송하고, 수광부가 광의 휘도를 이에 비례하는 전기신호로 변환시킨 후 이를 다시 온도로 환산함으로써, 온도를 측정하는 방법이다. First, the optical fiber is directly immersed in the molten metal to directly detect the radiation emitted from the molten metal by the optical fiber to the light receiving unit, and the light receiving unit converts the brightness of the light into an electrical signal proportional thereto, and then converts it back to temperature, The method of measuring temperature.
둘째, 용융금속에서 상부로 일정거리만큼 떨어진 위치에 광학렌즈를 설치하고, 이 광학렌즈의 초점면에 광섬유의 단부가 위치되도록 설치하며, 광학렌즈가 융융금속으로부터 발산되는 방사광을 광섬유로 집광하면, 광섬유는 입사된 방사광을 수광부로 전송하고, 수광부가 광의 휘도에 비례하는 전기신호로 변환시킨 후 해당 온도로 환산함으로써, 온도를 측정하는 방법이다. Secondly, when the optical lens is installed at a distance apart from the molten metal by a predetermined distance, and the end of the optical fiber is positioned on the focal plane of the optical lens, and the optical lens condenses the emitted light emitted from the molten metal into the optical fiber, The optical fiber is a method of measuring the temperature by transmitting the incident radiation to the light receiving unit, converting the light receiving unit into an electrical signal proportional to the brightness of the light, and converting the light into a corresponding temperature.
셋째, 세라믹 보호관을 용융금속에 삽입한 후, 세라믹 보호관 선단부에서 일정거리만큼 떨어진 위치에 광학렌즈를 설치하고, 이 광학렌즈의 초점면에 광섬유의 단부가 위치되도록 설치하며, 광학렌즈가 세라믹 보호관을 통하여 발산되는 방사광을 광섬유로 집광시키면, 광섬유는 입사된 광을 수광부로 전송하고, 수광부가 광의 휘도에 비례하는 전기신호로 변환시킨 후 해당 온도로 환산함으로써, 용융금속의 온도를 측정하는 방법이다. Third, after inserting the ceramic protective tube into the molten metal, the optical lens is installed at a distance away from the distal end of the ceramic protective tube, the end of the optical fiber is located on the focal plane of the optical lens, the optical lens is a ceramic protective tube When the radiated light emitted through the optical fiber is condensed, the optical fiber transmits the incident light to the light receiving unit, converts the light receiving unit into an electrical signal proportional to the brightness of the light, and converts the light into a corresponding temperature, thereby measuring the temperature of the molten metal.
그러나, 상기 첫째 방법은, 전송부재가 용융금속에 의해 소손되거나, 용융되기 때문에, 지속적으로 공급(feeding)해 주어야 하고, 종종 전송부재 선단의 삽입부가 오염되기 때문에 측정 정확도가 저하되는 문제점이 있다. However, in the first method, since the transmission member is burned out or melted by molten metal, it has to be fed continuously, and there is a problem that the measurement accuracy is lowered because the insertion part of the front end of the transmission member is often contaminated.
또한 상기 둘째 방법은 용융금속의 표면에 슬래그와 같은 다른 성분들이 덮여 있는 경우와 용융금속의 표면이 대기와의 지속적인 열교환으로 실제 내부의 온도보다 낮은 경우에는 정확한 온도 측정이 불가능하다는 문제점이 있다.In addition, the second method has a problem in that accurate temperature measurement is impossible when the surface of the molten metal is covered with other components such as slag and when the surface of the molten metal is lower than the actual internal temperature due to continuous heat exchange with the atmosphere.
또한 상기 셋째 방법은 세라믹 보호관과 용융금속이 열평형 상태에 도달하는 시간이 많이 소요되기 때문에 한 시점의 단시간 측정이 필요한 경우에는 측정이 곤란하고, 연속적인 측정 시 세라믹 보호관의 변형으로 인한 방사율 변화로 용융금속의 정확한 온도 측정이 이루어지지 않는다는 문제점이 있다. In addition, since the third method takes a long time to reach the thermal equilibrium state of the ceramic protective tube and the molten metal, it is difficult to measure when a short time measurement is necessary, and due to the change in emissivity due to the deformation of the ceramic protective tube during continuous measurement. There is a problem that accurate temperature measurement of the molten metal is not made.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 용융금속에 침지되는 보호관의 선단부에 투광부재를 구비하여 전송부재와 용융금속이 직접 접촉하지 않고서도 단시간에 온도를 측정할 수 있는 동시에 여러 요인으로 인한 측정편차를 제거하여 고정밀의 온도측정이 가능한 비접촉식 온도 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and provided with a light transmitting member at the tip of the protective tube immersed in the molten metal can measure the temperature in a short time without direct contact between the transmission member and the molten metal It is an object of the present invention to provide a non-contact temperature measuring device capable of high-precision temperature measurement by removing the measurement deviation caused by a factor and a method thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용융금속 내의 온도를 측정하는 장치에 있어서, 상기 용융금속의 내부에서 발산되는 방사광이 투과가능한 투광부재가 선단부에 구비된 보호관을 포함하는 측정부와 상기 측정부로부터 감지된 광신호를 전기신호로 변환하여 해당 온도 정보로 환산하는 신호처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a device for measuring a temperature in a molten metal, comprising: a measuring unit and a measuring unit including a protective tube provided at a distal end of a light transmitting member capable of transmitting radiation emitted from the inside of the molten metal; And a signal processor converting the optical signal detected from the unit into an electrical signal and converting the optical signal into corresponding temperature information.
또는 상기 측정부는 고온내화성 재질로 된 보호관의 내부에서 상기 투광부재로부터 일정거리 이격되게 설치되어 쿼츠(Quartz) 또는 파이렉스(Pyrex)로 이루어진 투광부재를 투과한 방사광을 감지 및 전송하는 광섬유 또는 광도파관의 전송부재를 구비함을 특징으로 할 수 있다.Alternatively, the measuring unit may be installed at a predetermined distance from the light transmitting member in a protective tube made of a high temperature fire resistant material, and may be configured to detect and transmit radiation transmitted through a light transmitting member made of quartz or pyrex. It may be characterized by having a transmission member.
또는 본 발명은 상기 광섬유와 상기 투광부재 사이에 설치되어 상기 방사광을 집광하는 광학 렌즈;를 추가로 포함할 수 있고, 상기 보호관의 일측에 설치되어 외부로부터 공급된 가스를 상기 보호관 내부로 주입하는 퍼지(Purge) 장치를 포함하고 상기 보호관의 길이방향 양측에 상기 가스가 배출가능한 구멍이 형성될 수 있다.Alternatively, the present invention may further include an optical lens installed between the optical fiber and the light transmitting member to condense the emitted light, and may be installed on one side of the protective tube to inject gas supplied from the outside into the protective tube. A purge device may be formed, and holes for discharging the gas may be formed at both sides of the protective tube in the longitudinal direction.
또는 상기 신호처리부는, 상기 광섬유에서 감지된 광을 아날로그 전기신호로 변환하는 수광부와; 상기 아날로그 전기신호를 디지털 전기신호로 변환하는 A/D 변 환부와; 상기 디지털 전기신호를 해당 온도 정보로 환산하는 온도산출부;를 포함할 수 있다. Alternatively, the signal processing unit may include a light receiving unit for converting light detected by the optical fiber into an analog electric signal; An A / D converter converting the analog electric signal into a digital electric signal; And a temperature calculator configured to convert the digital electrical signal into corresponding temperature information.
또는 상기 수광부는 상기 투광부재의 광학특성을 고려하여 상기 방사광의 복사율을 보정할 수 있다.Alternatively, the light receiving unit may correct the radiation rate of the emitted light in consideration of the optical characteristics of the light transmitting member.
또는 상기 보호관은 상기 투광부재를 덮도록 설치된 금속재질로 된 보호캡을 포함할 수 있다.Alternatively, the protective tube may include a protective cap made of a metal material installed to cover the light transmitting member.
본 발명의 다른 양태에 따른 비접촉식 온도 측정 방법은 용융금속 내의 온도를 측정하는 방법에 있어서, 용융금속 내부에 보호관을 침지하여 보호관 선단부의 투광부재를 통하여 상기 용융금속의 내부에서 발산되는 방사광을 전송부재로 감지하는 감지 단계와; 상기 투광부재의 광학특성을 고려하여 상기 방사광의 복사율을 보정하고 아날로그 전기신호로 변환하는 수광 단계와; 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 해당 온도 정보로 환산하는 온도환산 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In a non-contact temperature measuring method according to another aspect of the present invention, in the method for measuring the temperature in the molten metal, the transmission member is immersed in the molten metal inside the molten metal through the light transmitting member of the tip of the protective tube to transmit the radiation emitted inside the molten metal Sensing step of detecting; A light receiving step of correcting an emissivity of the emitted light in consideration of the optical characteristics of the light transmitting member and converting it into an analog electric signal; And a temperature conversion step of converting the analog signal into a digital signal and converting the analog signal into corresponding temperature information.
또는 상기 감지 단계의 전송부재는 광섬유 또는 광도파관을 사용할 수 있다.Alternatively, the transmitting member of the sensing step may use an optical fiber or an optical waveguide.
또는 상기 감지 단계에서 상기 투광부재를 통과한 상기 방사광을 광학 렌즈를 이용하여 집광하는 집광 단계를 추가로 포함할 수 있다.Alternatively, the method may further include a condensing step of condensing the emitted light passing through the light transmitting member by using an optical lens.
또는 상기 감지 단계에서 상기 보호관의 일측에 설치된 퍼지 장치가 외부로부터 공급된 가스를 상기 보호관 내부로 주입하고, 상기 주입된 가스가 상기 보호관의 길이방향 양측에 구비된 구멍을 통하여 외부로 배출되는 분진제거 단계를 추가로 포함할 수 있다.Or in the sensing step, a purge device installed at one side of the protective tube injects gas supplied from the outside into the protective tube, and removes dust from which the injected gas is discharged to the outside through holes provided at both sides in the longitudinal direction of the protective tube. It may further comprise a step.
본 발명에 따른 비접촉식 온도 측정 장치 및 그 방법은 용융금속에서 발산된 방사광이 투과될 수 있는 투광부재를 보호관의 선단부에 구비하고, 투광부재로부터 일정거리에 광섬유 또는 광도파관을 설치하며 방사광을 감지하여 해당 온도 신호로 환산함으로써, 용융금속 내부의 온도를 수초 내로 단시간에 측정할 수 있고, 전단부재의 선단오염과, 보호관 또는 대기, 산화물 등으로 인한 측정편차를 제거할 수 있어, 고정밀의 온도 측정이 가능한 효과가 있다. Non-contact temperature measuring device and method according to the present invention is provided with a light transmitting member through which the radiated light emitted from molten metal can be transmitted at the tip of the protective tube, and install an optical fiber or a waveguide at a certain distance from the light transmitting member to detect the radiation light By converting into the temperature signal, the temperature inside the molten metal can be measured within a few seconds within a few seconds, and the measurement deviation caused by the tip contamination of the shear member, the protective tube, the atmosphere, the oxide, etc. can be eliminated, and the high temperature measurement can be performed. There is a possible effect.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비접촉식 온도 측정 장치(10)의 개략적 구성도이고, 도 2는 도 1의 보호관(110)의 내부 상세를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 보호관(110) 구조를 나타낸 단면도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a non-contact
도 1에 도시된 바와 같이, 비접촉식 온도 측정 장치(10)는 용융금속(300) 내부에 침지되어 용융금속(300)으로부터 발산되는 방사광을 감지하는 측정부(100)와, 감지된 광 신호를 전기신호로 변환하여 해당 온도 정보로 환산하는 신호처리부(200)로 구성된다. As shown in FIG. 1, the non-contact
측정부(100)는 투광부재(112)가 선단부에 구비된 보호관(110)과, 투광부재(112)를 투과한 방사광을 감지하는 광섬유 또는 광도파관의 전송부재(120)와, 방사광을 집광하는 광학 렌즈(130)와, 외부로부터 공급된 가스를 상기 보호관 내부로 주입하는 퍼지 장치(140)를 포함하여 구성된다. The
보호관(110)은 광섬유 또는 광도파관의 전송부재(120)를 이용하여 온도를 측정하는 동안 내부를 보호할 수 있도록 고온내화성 재질로 이루어지며, 세라믹 보호관과 지관으로 구성된다.The
상기 보호관(110)은 후술하는 바와 같이 퍼지 장치(140)에 의해 투입된 가스가 배출가능하도록 그 길이방향 양측에 가스배출 구멍(114)이 형성된다.As described later, the
상기 보호관(110)은 측정부(100)의 다른 구성요소들이 내장되며, 각 구성요소는 서로 분리형으로 구성될 수 있고, 투광부재(112)가 구비된 선단부는 15 ㎜ 파이프를 이용하여 거리를 유지할 수 있도록 구성된다. The
투광부재(112)는 용융금속(300)의 내부에서 발산되는 방사광이 투과가능한 재질로 이루어지며, 예를 들면, 쿼츠, 및 저온 용융금속용으로 파이렉스 등으로 이루어지며, 특히, 투과율이 97% 정도로 우수한 쿼츠인 경우 보다 정밀한 온도 측정이 가능하다. The
또한 투광부재(112)는 그 재질에 따라 고유 투과율, 반사율이 다르기 때문에 이들 광학적 특성은 후술하는 바와 같이 수광부(210)에서의 복사율 보정시 고려된다. In addition, since the
광섬유 또는 광도파관의 전송부재(120)는 보호관(110)의 내부에서 투광부재(112)로부터 일정거리 이격되게 설치되며, 양 끝단은 FC 커넥터가 설치되고, 보호를 위한 피복이 부가될 수 있다. The
광학 렌즈(130)는 전송부재(120)와 투광부재(112) 사이에 설치되는데, 도 2 에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈(130)의 초점에 전송부재(120)의 단부가 위치되도록 배치하여 투광부재(112)를 통과한 방사광을 집광한다. The
퍼지 장치(140)는 보호관(110)의 일측에 설치되며, 용융금속 내부에 침지된 보호관(110)에서 나오는 가스로 인한 광 경로(400)의 장애를 제거하는 역할을 한다. The
예를 들면, 퍼지 장치(140)는 질소 가스를 0.4 ㎫의 압력으로 보호관(110) 내부로 투입하여 내부 광 경로(400)의 장애를 발생시킬 수 있는 가스를 가스배출 구멍(114)을 통하여 보호관(110) 외부로 배출한다. For example, the
도 4는 도 1의 신호처리부(200)의 구성도이다.4 is a block diagram of the
신호처리부(200)는 전송부재(120)에서 감지된 광을 아날로그 전기신호로 변환하는 수광부(210)와, 아날로그 전기신호를 디지털 전기신호로 변환하는 A/D 변환부(220)와, 디지털 전기신호를 해당 온도 정보로 환산하는 온도산출부(230)로 구성된다. The
수광부(210)는 전송부재(120)에 의해 감지되어 전송된 방사광을 휘도에 비례하는 전기신호로 변환시키며, 예를 들면, InGaAs 소자로 구성되고, 1.5㎛ 파장을 이용하여 전기신호 신호로 변환한다. The
또한, 수광부(210)는 투광부재(112)의 광학특성을 고려하여 감지된 방사광의 복사율을 보정한다. In addition, the
A/D 변환부(220)는 수광부(210)로부터 입력된 아날로그 전기신호를 디지털 전기신호로 변환한다. The A /
온도산출부(230)는 A/D 변환부(220)로부터의 디지털 전기신호를 해당 온도정보로 환산한다. The
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 온도 측정 장치(10)는 용융금속(300)의 내부에 보호관(110)을 침지시키면, 용융금속(300) 내부에서 발산되는 방사광이 보호관(110) 선단부의 투광부재(112)를 투과하여 광학 렌즈(130)로 집광된다. In the non-contact temperature measuring
광학 렌즈(130)의 초점에 위치된 광섬유 또는 광도파관의 전송부재(120)가 집광된 방사광을 광 경로(400)를 따라 수광부(210)로 전송하면, 수광부(210)는 수신된 방사광을 그 휘도에 비례하는 아날로그 전기신호로 변환을 한 다음, A/D 변환부(220)가 아날로그 전기신호를 디지털 전기신호로 변환하고, 온도산출부(230)가 이 디지털 전기신호를 해당 온도 정보로 환산하여 화면 표시기(미도시)로 출력한다.When the transmitting
이러한 동작에 의해 용융금속(300) 내부의 온도를 수 초 이내로, 바람직하게는 1~2초 이내로 측정할 수 있고, 방사광의 집광으로 더욱 효율적인 측정이 가능하며, 침지된 보호관(110)에서 나오는 가스를 제거하여 그로 인한 광 경로(400) 장애를 제거할 수 있다.By this operation, the temperature inside the
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비접촉식 온도 측정 장치의 보호관(510)의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the
제 2 실시예는 보호관(510)의 보호캡(516)을 제외한 구성이 제 1 실시예와 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다. Since the second embodiment has the same configuration as the first embodiment except for the
보호관(510)은 그 선단부에 설치된 투광부재(512)를 덮도록 보호캡(516)이 설치된다.The
한편, 용융금속(300) 상단의 슬래그가 대기와 접촉하며 응축상으로 존재할 수 있기 때문에 측정부의 침지시 보호관(510) 선단의 투광부재(512)를 용융금속 내부까지 안전하게 침지되도록 보호캡(516)은 금속 재질로 이루어진다. On the other hand, since the slag on the top of the
또한, 보호캡(516)은 용융금속(300)과 유사한 소재나 용융금속 내부에서 단시간의 용해가 가능한 소재를 적용할 수 있으며, 용융금속이 용융철인 경우에는 저탄소강재를 적용할 수 있다. In addition, the
이러한 보호캡(516)에 의해, 보호관(510)이 용융금속(300) 내부에 침지될 때, 용융금속(300)의 상단에 부유하는 슬래브와 같이 고융점, 고점도의 물질이 투광부재(512)에 부착, 응착함으로써 발생하는 용융금속의 방사광 입사방해를 방지할 수 있다. By the
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 비접촉식 온도 측정 방법을 설명한다.Hereinafter, a non-contact temperature measuring method of the present invention will be described with reference to FIG. 6.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 온도 측정 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a non-contact temperature measuring method according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 유도로 장치를 이용하여 용융금속(300)에 측정부(100)를 침지한다(단계 S501). 이때, 예를 들면, 용융주철의 온도범위는 1,400~1,550℃로 설정하여 각 온도별 측정을 실시한다. First, the
보호관(110) 선단부의 투광부재(112)를 통하여 용융금속(300)의 내부에서 발산되는 방사광을 전송부재(120)로 감지한다(단계 S502).The light emitted from the inside of the
즉, 용융금속(300)에서 발산되는 방사광은 예를 들면, 쿼츠로 이루어진 투광부재(112)를 통해 보호관(110) 내부로 투과되어 전송부재(120)로 감지된다. That is, the radiated light emitted from the
이때, 보호관(110) 내부에 광학 렌즈(130)를 구비한 경우에는 투광부재(112)를 투과한 방사광을 광학 렌즈(130)를 이용하여 집광하여 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. In this case, when the
또한, 보호관(110)의 일측에 퍼지 장치(140)를 구비한 경우에는 외부로부터 공급된 가스를 보호관(110) 내부로 주입하면, 주입된 가스가 보호관(110)의 길이방향 양측에 구비된 가스배출 구멍(114)을 통하여 외부로 배출됨으로써, 침지된 보호관(110)에서 나오는 가스 또는 분진을 제거하여 그로 인한 광 경로(400) 장애를 제거할 수 있다.In addition, when the
다음으로, 투광부재(112)의 광학특성을 고려하여 방사광의 복사율을 보정하고(단계 S503), 보정된 방사광을 아날로그 전기신호로 변환한 다음(단계 S504), 다시 디지털 전기신호로 변환하여 해당 온도 정보로 환산한다(단계 S505).Next, in consideration of the optical characteristics of the
즉, 수광부(210)가 투광부재(112)의 반사율 또는 투과율을 고려하여 방사광의 복사율을 보정하여 아날로그 전기신호로 변환하고, A/D 변환부(220)가 이 아날로그 전기신호를 디지털 전기신호로 변환한 다음, 최종적으로, 온도산출부(230)가 해당 온도 정보로 환산한다.That is, the
이런 방법에 의해 용융금속 내부의 온도를 단시간에 측정할 수 있고, 여러 가지 요인으로 인한 측정편차를 제거할 수 있어, 고정밀의 온도 측정이 가능하다. In this way, the temperature inside the molten metal can be measured in a short time, and the measurement deviation caused by various factors can be eliminated, so that high-precision temperature measurement is possible.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비접촉식 온도 측정 장치의 개략적 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a non-contact temperature measuring device according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 보호관의 내부 상세를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing the internal details of the protective tube of FIG.
도 3은 도 1의 보호관 구조를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing the protective tube structure of FIG.
도 4는 도 1의 신호처리부의 구성도.4 is a configuration diagram of a signal processor of FIG. 1.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비접촉식 온도 측정 장치의 보호관의 단면도.5 is a cross-sectional view of a protective tube of the non-contact temperature measuring device according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 온도 측정 방법을 나타낸 순서도.6 is a flow chart showing a non-contact temperature measuring method according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 비접촉식 온도 측정 장치 100 : 측정부10: non-contact temperature measuring device 100: measuring unit
110 : 보호관 112 : 투광부재110: protective tube 112: light transmitting member
124 : 가스배출 구멍 120 : 전송부재124: gas discharge hole 120: transmission member
130 : 광학 렌즈 140 : 퍼지(Purge) 장치130: optical lens 140: purge device
200 : 신호처리부 210 : 수광부200: signal processor 210: light receiver
220 : A/D 변환부 230 : 온도산출부220: A / D conversion unit 230: temperature calculation unit
300 : 용융금속 400 : 광 경로300: molten metal 400: optical path
526 : 보호캡526: protective cap
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080098972A KR20100039967A (en) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Apparatus and method of temperature measurement without contingence |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080098972A KR20100039967A (en) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Apparatus and method of temperature measurement without contingence |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100039967A true KR20100039967A (en) | 2010-04-19 |
Family
ID=42216195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080098972A KR20100039967A (en) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Apparatus and method of temperature measurement without contingence |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100039967A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110132421A (en) * | 2019-04-12 | 2019-08-16 | 东北大学 | A kind of device and method of quickly accurate continuous measurement liquid medium internal temperature |
| CN112146779A (en) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 核工业理化工程研究院 | Rotary temperature measuring device in microwave field |
-
2008
- 2008-10-09 KR KR1020080098972A patent/KR20100039967A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110132421A (en) * | 2019-04-12 | 2019-08-16 | 东北大学 | A kind of device and method of quickly accurate continuous measurement liquid medium internal temperature |
| CN112146779A (en) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 核工业理化工程研究院 | Rotary temperature measuring device in microwave field |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2383874C2 (en) | Device for continuous measurement of melt steel temperature in intermediate casting accessory, using optical fibre and pyrometre of infrared radiation | |
| US6139180A (en) | Method and system for testing the accuracy of a thermocouple probe used to measure the temperature of molten steel | |
| CA2522366C (en) | Aligning and measuring temperatures in melting by means of optical fibers | |
| US9546909B2 (en) | Apparatus and methods for continuous temperature measurement of molten metals | |
| DE502005002715D1 (en) | Device for non-contact measurement of the temperature in a melting furnace | |
| US6964516B2 (en) | Device and method for measuring temperature in molten metals | |
| KR20100039967A (en) | Apparatus and method of temperature measurement without contingence | |
| US7445384B2 (en) | Pyrometer | |
| JPH05142049A (en) | Consumable type optical fiber thermometer | |
| RU2652648C2 (en) | Continuous temperature measuring device and rh apparatus including same | |
| CN210774419U (en) | Sapphire fiber grating high temperature sensor | |
| US20120327968A1 (en) | Electrode arm of a metallurgical melting furnace | |
| JPH04329323A (en) | Temperature measuring apparatus for high temperature molten body | |
| RU113836U1 (en) | MELT TEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE | |
| KR101797740B1 (en) | Method for measuring molten iron temperature, and the device | |
| JP2004138500A (en) | Temperature measurement system in furnace and operation control method of melting furnace | |
| WO1998046971A1 (en) | Device and method for measuring physical characteristics of molten baths | |
| SU662917A1 (en) | Device for measuring the temperature in metalurgical furnace | |
| Ren et al. | Experimental Research of Continuous Temperature Measurement for Molten Metal Bath through Bottom‐Blowing Component | |
| CN207570670U (en) | A kind of temperature measuring equipment | |
| JPH04348236A (en) | Temperature detector for molten metal | |
| JPS5988629A (en) | Light receiving section of optical temperature measuring apparatus | |
| JP3334528B2 (en) | Method and apparatus for measuring temperature of molten metal | |
| JP2002146426A (en) | Method for measuring temperature of molten metal by radiation | |
| KR20220089480A (en) | Apparatus for measuring molten iron temperature of blast furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |