專(zhuān)利名稱(chēng)：光導(dǎo)纖維耦合式熱金屬檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱金屬位置檢測(cè)裝置，特別是采用光導(dǎo)纖維耦合式的熱金屬檢測(cè)裝置。
熱金屬檢測(cè)器是軋鋼過(guò)程控制系統(tǒng)中不可缺少的檢測(cè)裝置，用于跟蹤軋件的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。現(xiàn)有的熱金屬檢測(cè)器都采用光學(xué)鏡頭耦合方式，即通過(guò)光學(xué)透鏡，將熱金屬所發(fā)出的紅外輻射光聚焦在光敏元件窗口上，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、放大整形后，輸出繼電器接點(diǎn)信號(hào)及電平信號(hào)。這種熱金屬檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部件是光學(xué)透鏡，其弱點(diǎn)也就在這關(guān)鍵部件上1)根據(jù)檢測(cè)要求，其光學(xué)透鏡及光敏元件必須嚴(yán)格地按照透鏡的焦距關(guān)系制成一體；2)為保證有足夠的光能進(jìn)入光敏元件窗口，透鏡的鏡頭直徑也必須足夠大，通常要達(dá)到50mm左右，因此在現(xiàn)場(chǎng)安裝困難，鏡頭的冷卻和防塵保護(hù)也很困難；3)由光學(xué)鏡頭與光敏元件及光電轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成的探頭必須直接瞄準(zhǔn)被觀察目標(biāo)，加之檢測(cè)器本體體積較大，因此不易隱蔽安裝在被測(cè)目標(biāo)附近，從而常被現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)物所撞壞，或被遮擋，直接影響檢測(cè)；4)易受外界光源的干擾和機(jī)械振動(dòng)的干擾。
本實(shí)用新型的目的是提供一種采用光纖耦合的，探頭和光電轉(zhuǎn)換部分分離的熱金屬檢測(cè)器。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的提供一種能耐高溫的、外徑尺寸小、能彎繞、易于防塵保護(hù)的熱金屬檢測(cè)器探頭。
本實(shí)用新型的再一個(gè)目的是提供一種尺寸小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、可靠性高的熱金屬檢測(cè)器。
按照本實(shí)用新型的熱金屬檢測(cè)器，由探測(cè)紅外輻射的傳光束光導(dǎo)纖維探測(cè)件和光電轉(zhuǎn)換部分所組成，用可彎繞的傳光束光導(dǎo)纖維將紅外輻射探頭和光電轉(zhuǎn)換部分耦合起來(lái)。探頭所測(cè)得的熱金屬紅外輻射信號(hào)通過(guò)此柔性傳光束光導(dǎo)纖維耦合到光電轉(zhuǎn)換部分的光敏元件的窗口上，然后轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)輸送到軋鋼過(guò)程控制系統(tǒng)中。
按照本實(shí)用新型，可將探頭安裝在被測(cè)熱金屬附近，而光電轉(zhuǎn)換裝置則可安裝在遠(yuǎn)離被測(cè)熱金屬的安全地方，因此光電轉(zhuǎn)換部分不受熱輻射，機(jī)械碰撞損害，確保安全運(yùn)行。
按照本實(shí)用新型，探頭可由自聚焦透鏡與傳光束光導(dǎo)纖維端面耦合而成。此探頭耐高溫、外徑尺寸小，可彎繞，易于防塵保護(hù)。
按照本實(shí)用新型的熱金屬探測(cè)器光導(dǎo)纖維有兩種耦合形式1.光導(dǎo)纖維與透鏡結(jié)合型，適用于被測(cè)熱金屬溫度較低(400～800℃)，紅外輻射較弱的情形。這種熱金屬檢測(cè)器采用與傳光速光導(dǎo)纖維相匹配的自聚焦耦合透鏡，置于光導(dǎo)纖維的前端，增加探頭的聚光能力，末端加耦合透鏡耦合于光敏元件的窗口上，以增加光導(dǎo)纖維的傳光能力。
2.直接耦合型，適用于被測(cè)熱金屬較高(700～1300℃)，有較強(qiáng)紅外輻射的情形。傳光束光導(dǎo)纖維前端不加聚光鏡，末端不加耦合透鏡，采用直徑為3～5mm的傳光束光導(dǎo)纖維直接耦合。
按照本實(shí)用新型，可將傳光束光導(dǎo)纖維前端探測(cè)部分分成幾束，末端集合在一起耦合到光敏元件窗口上，這樣就可以實(shí)現(xiàn)光路上的“或”處理，制成多通道光纖耦合式熱金屬檢測(cè)器。
按照本實(shí)用新型，所選用的傳光束光導(dǎo)纖維透過(guò)率與光敏元件的光譜響應(yīng)及被檢測(cè)目標(biāo)光譜發(fā)射率相匹配。
采用本實(shí)用新型的熱金屬檢測(cè)器，由于光導(dǎo)纖維耐高溫、直徑小、孔徑角大(67°)，可彎繞，其探測(cè)端可接近被檢金屬，光電轉(zhuǎn)換部分離現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)，使之容易隱蔽安裝，安全可靠，位置精度高，粉塵、蒸汽的干擾影響小，抗干擾能力強(qiáng)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型的傳光束光導(dǎo)纖維直接耦合式熱金屬檢測(cè)器原理圖。
圖2為本實(shí)用新型的光導(dǎo)纖維與耦合透鏡結(jié)合式熱金屬檢測(cè)器。
圖3為雙通道直接耦合式熱金屬檢測(cè)器。
如圖1所示，本實(shí)用新型的熱金屬檢測(cè)器由耦合在光敏元件窗口上的傳光束光導(dǎo)纖維探測(cè)件3和光敏元件5、光電轉(zhuǎn)換器6所組成，傳光束光導(dǎo)纖維直徑為3－5mm，其長(zhǎng)短取決于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的要求。其前端為探測(cè)端即探頭，末端耦合在光敏元件5的窗口上。當(dāng)在其前端有熱金屬出現(xiàn)時(shí)，即檢測(cè)到由熱金屬所輻射出的紅外信號(hào)，光纖將此信號(hào)傳輸?shù)焦饷粼?由光電轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸送到軋鋼過(guò)程控制系統(tǒng)。
圖2為本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方案，其中的光導(dǎo)纖維探測(cè)件由裝在光纖前端的自聚焦透鏡2、傳光束光導(dǎo)纖維7、裝在光纖末端的耦合透鏡4所組成。這種檢測(cè)器適用于熱金屬溫度較低的情形(400～800℃)。
圖3為本實(shí)實(shí)用新型的又一種實(shí)施方案，其中的光導(dǎo)纖維檢測(cè)器3的前端探測(cè)部分分成多支(圖中示出兩束)，末端集合在一起耦合到光敏元件窗口上。這種方式用于實(shí)現(xiàn)光路上的“或”處理。
本實(shí)用新型的熱金屬檢測(cè)器用于某軋鋼廠的軋鋼過(guò)程控制系統(tǒng)中，檢測(cè)鋼坯及成品鋼的位置，取得滿(mǎn)意的效果。在軋鋼生產(chǎn)線上安裝了9個(gè)光纖耦合式熱金屬檢測(cè)器，被檢測(cè)金屬端部尺寸從25×25mm的方鋼坯到φ18的成品線材。不需要任何冷卻、防塵措施，檢測(cè)器工作穩(wěn)定可靠。
權(quán)利要求1.一種有光敏元件5和光電轉(zhuǎn)換器6的熱金屬檢測(cè)器，其特征在于其探測(cè)部分由耦合在光敏元件5窗口上的傳光束光導(dǎo)纖維探測(cè)件3所組成，其傳光束光導(dǎo)纖維的直徑為3～5mm，長(zhǎng)短取決于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱金屬檢測(cè)器，其特征在于所說(shuō)的光導(dǎo)纖維探測(cè)器3由裝在光纖前端的自聚焦透鏡2，傳光束光導(dǎo)纖維7和裝在其末端的耦合透鏡4所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱金屬檢測(cè)器，其特征在于所說(shuō)的傳光束光導(dǎo)纖維探測(cè)件3的前端探測(cè)部分分成多束，末端集合在一起耦合到光敏元件5的窗口上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種光導(dǎo)纖維耦合式熱金屬檢測(cè)器，由光導(dǎo)纖維探測(cè)件3和光敏元件5、光電轉(zhuǎn)換器6所組成。光導(dǎo)纖維將熱金屬輻射出的紅外光耦合到光敏元件窗口上，使探頭與光電轉(zhuǎn)換部分分離，從而克服透鏡耦合式熱金屬探測(cè)器鏡頭及熱敏元件難以保護(hù)，體積大，難以在現(xiàn)場(chǎng)安裝，位置檢測(cè)精度低，易受外界光源及移動(dòng)物體遮擋、干擾等缺點(diǎn)，光導(dǎo)纖維耦合式熱金屬檢測(cè)器可根據(jù)目標(biāo)物的紅外輻射強(qiáng)度強(qiáng)弱，制作成不同的類(lèi)型。
文檔編號(hào)G01B11/02GK2116191SQ9221040
公開(kāi)日1992年9月16日 申請(qǐng)日期1992年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月11日
發(fā)明者劉喜靜, 李安泰, 姜永香, 尹忠艷 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司自動(dòng)化研究所