專利名稱：基于k型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x及相配合的水箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼坯溫度測(cè)量的儀器及相配合的水箱，屬于溫度測(cè) 量的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在板材、熱軋帶鋼的生產(chǎn)工藝中，需要將鋼坯在加熱爐中進(jìn)行加熱。鋼 坯的加熱過程是影響生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。 一方面，由于加
熱爐工況的多樣化，爐溫高達(dá)1300'C以上，某些反映加熱爐狀況的主要熱工 參數(shù)不能直接或連續(xù)地檢測(cè)；另一方面，由于缺乏可行的檢測(cè)手段，不能有 效地控制鋼坯在加熱過程中的溫度分布及加熱情況一直是影響冶金企業(yè)生產(chǎn) 的重要因素之一。
為了確切了解鋼坯不同部位在爐內(nèi)加熱過程中的變化情況，確定了解爐 溫與鋼溫之間的關(guān)系，為開發(fā)鋼坯加熱過程數(shù)學(xué)模型提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 為加熱爐加熱制度的優(yōu)化和節(jié)能降耗提供科學(xué)依據(jù)，需要對(duì)鋼坯加熱過程中 的溫度變化過程迸行測(cè)量。
由于加熱爐內(nèi)高達(dá)130(TC的高溫環(huán)境，在測(cè)量過程中，需要將鋼坯溫度 測(cè)量?jī)x放置于一保護(hù)用水箱內(nèi)腔中進(jìn)行保護(hù)。在測(cè)量過程中，保護(hù)用水箱內(nèi) 近ll(TC的高溫環(huán)境及復(fù)雜的加熱爐內(nèi)環(huán)境，則要求鋼坯溫度測(cè)量?jī)x具有良好 的耐高溫能力和良好的工作穩(wěn)定性。
目前使用的鋼坯溫度測(cè)量?jī)x大都配接R型熱電偶，且八支R型熱電偶分 別接八個(gè)R型熱電偶專用信號(hào)放大器。 一方面，R型熱電偶價(jià)格昂貴，測(cè)量
一次鋼坯溫度在R型熱電偶上的花費(fèi)高達(dá)兩萬多元；另一方面，R型熱電偶 專用放大器的價(jià)格也較貴，且體積較大，使用時(shí)不太方便。投資大，使用不 太方便，嚴(yán)重影響了其推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是針對(duì)以上存在的實(shí)際問題，提出了一種基于K型熱電偶 的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x。該八通道溫度測(cè)量?jī)x體積小巧，穩(wěn)定性好，且大 大降低了測(cè)量費(fèi)用。本發(fā)明還涉及與測(cè)量?jī)x相配合的水箱。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該種基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x， 主要由中央處理單元、溫度信號(hào)輸入單元、模擬信號(hào)放大單元、環(huán)境溫度傳 感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、串口通信單元、看門狗單元及電源所 組成，其特征在于-
中央處理單元與A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、串口通信單元、看門狗 單元連接；
環(huán)境溫度傳感器、模擬信號(hào)放大單元與A/D轉(zhuǎn)換單元連接；環(huán)境溫度傳 感器可實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端補(bǔ)償；
溫度信號(hào)輸入單元與模擬信號(hào)放大單元連接，所述的溫度信號(hào)輸入單元 由八支K型熱電偶及一個(gè)八路模擬開關(guān)組成。
在前述基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x中，所述的八路模擬開 關(guān)其型號(hào)為CD4051;所述的環(huán)境溫度傳感器為AD590;所述的模擬信號(hào)放大 單元為AD620;所述的A/D轉(zhuǎn)換單元為AD7734。
在前述基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x中，其特征在于，中央 處理單元還連接工作類型選擇開關(guān)和工作狀態(tài)指示單元。
一種用于置放所述測(cè)量?jī)x的水箱，其特征在于，水箱由主水箱和堵頭組成；主水箱包括兩個(gè)內(nèi)腔， 一個(gè)內(nèi)腔用于盛裝水，頂部右端有兩個(gè)開孔；另 一內(nèi)腔用于盛裝所述的測(cè)量?jī)x并由堵頭封住；主水箱上安有把手；堵頭外側(cè) 安有把手、在堵頭的內(nèi)部設(shè)有堵頭水腔，堵頭水腔的上部有兩個(gè)開孔、堵頭 底部有開槽以容納K型熱電偶連接至鋼坯溫度測(cè)量?jī)x上的接線柱。
本發(fā)明^J^^SS果是該八通道溫度測(cè)量?jī)x配接價(jià)格低廉的K型熱電偶， 且八路K型熱電偶所測(cè)溫度的電壓信號(hào)，通過八路模擬信號(hào)開關(guān)CD4051分 時(shí)選通，接至一個(gè)共用的模擬信號(hào)放大器的輸入端。另外，該基于K型熱電 偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x均選用耐高溫器件。這樣所設(shè)計(jì)的鋼坯溫度測(cè)量 儀體積小巧，穩(wěn)定性好，且大大降低了測(cè)量費(fèi)用，適宜推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明電路模塊結(jié)構(gòu)框圖2為主水箱主視圖(示意圖)；
圖3為圖2左視圖4為堵頭主視圖5為圖4的右視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示。基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x，主要由中央處 理單元、溫度信號(hào)輸入單元、模擬信號(hào)放大單元、環(huán)境溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn) 換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、串口通信單元、看門狗單元及電源所組成，其中
中央處理單元與A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、串口通信單元、看門狗
單元連接；
中央處理單元還與工作類型選擇開關(guān)和工作狀態(tài)指示單元連接；
環(huán)境溫度傳感器、模擬信號(hào)放大單元與A/D轉(zhuǎn)換單元連接；.
溫度信號(hào)輸入單元與模擬信號(hào)放大單元連接，所述的溫度信號(hào)輸入單元
由八支K型熱電偶及一個(gè)八路模擬開關(guān)組成。
中央處理單元以微處理器AT89C51為核心，配以"看門狗"芯片 MAX813L以實(shí)現(xiàn)復(fù)位及"看門狗"功能的看門狗單元。八路模擬開關(guān)其型號(hào) 為CD4051;環(huán)境溫度傳感器為AD590;模擬信號(hào)放大單元為AD620; A/D 轉(zhuǎn)換單元為AD7734。微處理器AT89C51通過SPI接口讀出A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果， 并將A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果通過SPI接口寫入存儲(chǔ)器中。
基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x需放置于一保護(hù)用水箱的內(nèi)腔 中加以保護(hù)。
如圖2、 3、 4、 5所示。該種用于置放本發(fā)明所述測(cè)量?jī)x的水箱，由主水 箱1和堵頭7組成。主水箱1包括內(nèi)腔2和內(nèi)腔3，主水箱1左右兩側(cè)均安有 把手5。內(nèi)腔2用于盛裝水，頂部右端有兩個(gè)開孔4用于注排水及測(cè)溫時(shí)水蒸 氣的排出；內(nèi)腔3用于盛裝所述的測(cè)量?jī)x并由堵頭7封??；堵頭7外側(cè)安有 把手6，在堵頭7的內(nèi)部設(shè)有堵頭水腔10，在堵頭水腔的上部有兩個(gè)開孔8 用于堵頭水腔注排水及測(cè)溫時(shí)水蒸氣的排出，堵頭底部有開槽9以容納K型 熱電偶連接至鋼坯溫度測(cè)量?jī)x上的接線柱。
在測(cè)量溫度時(shí)，需將"工作類型選擇開關(guān)"撥至"測(cè)量檔"。 首先通過主水箱1頂部后端的兩個(gè)開孔4往內(nèi)腔2中注水，通過堵頭水 腔的上部有兩個(gè)開孔8往堵頭水腔中注水，裝配后，將本發(fā)明所述的測(cè)量?jī)x 放入主水箱1的內(nèi)腔3中，并將堵頭裝入內(nèi)腔3的開口端。然后用甩絲毯對(duì) 整個(gè)水箱進(jìn)行包裝保護(hù)。這樣就能保證了在加熱爐中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，內(nèi)腔3中 的溫度始終不會(huì)超過IO(TC，即保證了鋼坯溫度測(cè)量?jī)x能夠穩(wěn)定運(yùn)行的工作環(huán) 境。
將所述的測(cè)量?jī)x上的K型熱電偶通過堵頭7上的開槽9伸出放入到鋼坯 中，用堵頭7把內(nèi)腔3封住。
通過八支K型熱電偶采集的輸入電壓信號(hào)經(jīng)八路模擬開關(guān)分時(shí)接入模擬 信號(hào)放大單元的輸入端，電壓信號(hào)經(jīng)模擬信號(hào)放大單元放大后，接至A/D轉(zhuǎn) 換單元的通道。
環(huán)境溫度由環(huán)境溫度傳感器AD590采集，由于AD590所測(cè)得的是電流信 號(hào)，因此，需經(jīng)電阻分壓后接至A/D轉(zhuǎn)換單元的通道。A/D轉(zhuǎn)換單元實(shí)現(xiàn)輸 入信號(hào)的濾波及A/D轉(zhuǎn)換功能。
然后將A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果通過SPI接口通過中央處理單元寫入到數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)單元中。
在測(cè)量完成后，將"工作類型選擇開關(guān)"撥至"通信檔"。本發(fā)明與上 位機(jī)的通信是通過串口通信單元實(shí)現(xiàn)的。在上位機(jī)軟件中，利用VB6.0中的 MScomm控件實(shí)現(xiàn)串口通信，在讀出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中保存的測(cè)量數(shù)據(jù)后，通 過查表、插值及軟件冷端補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)后計(jì)算得鋼坯所測(cè)點(diǎn)的溫度值。
本發(fā)明工作狀態(tài)指示單元和電源為公知技術(shù)。其它未詳細(xì)描述的技術(shù)部 分均為公知技術(shù)。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容廣義地定義在權(quán)利要求范圍中，任何他人所完成的技 術(shù)實(shí)體或方法，若其與權(quán)利要求定義相同，或?yàn)橐环N等效的變更，均將被視 為涵蓋于本專利權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1、一種基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x，主要由中央處理單元、溫度信號(hào)輸入單元、模擬信號(hào)放大單元、環(huán)境溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、串口通信單元、看門狗單元及電源所組成，其特征在于中央處理單元與A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、串口通信單元、看門狗單元連接；環(huán)境溫度傳感器、模擬信號(hào)放大單元與A/D轉(zhuǎn)換單元連接；環(huán)境溫度傳感器可實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端補(bǔ)償；溫度信號(hào)輸入單元與模擬信號(hào)放大單元連接，所述的溫度信號(hào)輸入單元由八支K型熱電偶及一個(gè)八路模擬開關(guān)組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x，其 特征在于，所述的八路模擬開關(guān)其型號(hào)為CD4051;所述的環(huán)境溫度傳感器為 AD590;所述的模擬信號(hào)放大單元為AD620;所述的A/D轉(zhuǎn)換單元為AD7734。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x，其 特征在于，中央處理單元還連接工作類型選擇開關(guān)和工作狀態(tài)指示單元。
4、 一種用于置放權(quán)利要求1所述測(cè)量?jī)x的水箱，其特征在于，水箱由主 水箱和堵頭組成；主水箱包括兩個(gè)內(nèi)腔， 一個(gè)內(nèi)腔用于盛裝水，頂部右端有 兩個(gè)開孔；另一內(nèi)腔用于盛裝所述的測(cè)量?jī)x并由堵頭封住；主水箱上安有把 手；堵頭外側(cè)安有把手、在堵頭的內(nèi)部設(shè)有堵頭水腔，堵頭水腔的上部有兩 個(gè)開孔、堵頭的底部有開槽以容納K型熱電偶連接至鋼坯溫度測(cè)量?jī)x上的接 線柱。
全文摘要
基于K型熱電偶的八通道鋼坯溫度測(cè)量?jī)x，主要由中央處理單元、溫度信號(hào)輸入單元、模擬信號(hào)放大單元、環(huán)境溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、串口通信單元、看門狗單元及電源所組成，并放置于水箱中，所述的溫度信號(hào)輸入單元由八支K型熱電偶及一個(gè)八路模擬開關(guān)組成，所述的水箱由主水箱和堵頭組成。該儀器可直接配接K型熱電偶，最高測(cè)量溫度可高達(dá)1300℃，可長(zhǎng)時(shí)間記錄下鋼坯所測(cè)各個(gè)溫度點(diǎn)溫度變化的全過程，并且滿足在110℃高溫環(huán)境下工作的需求。
文檔編號(hào)G01K7/02GK101196422SQ20071011426
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者商桂梅, 張沛學(xué), 徐守新, 焦吉成, 蘇秀梅, 趙傳領(lǐng), 鄧君堂, 蔚 邵, 馬永力, 黃亞飛 申請(qǐng)人:濟(jì)南鋼鐵股份有限公司