專利名稱：帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度測(cè)量領(lǐng)域，特別是提供一種適用于石墨化電爐爐溫溫度測(cè)量的傳感器。
1600℃以上的高溫測(cè)量一般采用輻射溫度計(jì)，如光學(xué)高溫計(jì)，全輻射溫度計(jì)，比色溫度計(jì)等，這類儀器是利用被加熱物體的輻射強(qiáng)度隨著溫度的升高而增長(zhǎng)的原理制作的。利用這類公知的技術(shù)較成熟的非接觸法測(cè)量高溫的常規(guī)儀表可以解決工業(yè)生產(chǎn)中一般性高溫測(cè)量問(wèn)題。而對(duì)于工作環(huán)境惡劣的石墨化電爐爐內(nèi)高溫測(cè)量，上述輻射溫度計(jì)的使用受到限制。如爐內(nèi)煙氣及爐外部中間吸收介質(zhì)、煙霧、粉塵、CO、CO2水蒸汽等都會(huì)嚴(yán)重影響溫度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)正常工作，加之工作現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾、測(cè)量距離的選擇都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性，造成較大測(cè)量誤差。由此可見用公知技術(shù)中帶有光學(xué)系統(tǒng)的高溫計(jì)對(duì)石墨化電爐溫度測(cè)量將會(huì)產(chǎn)生較大測(cè)量誤差，另外這類測(cè)量?jī)x一般不能在線連續(xù)測(cè)量。據(jù)本發(fā)明人掌握，目前尚未發(fā)現(xiàn)有適合于石墨化過(guò)程石墨電爐溫度測(cè)量在線監(jiān)測(cè)的溫度傳感器。
本發(fā)明目的在于提供一種用于石墨化電爐爐溫測(cè)量帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器，針對(duì)上述公知技術(shù)存在的缺陷，采取相應(yīng)技術(shù)手段，消除惡劣環(huán)境對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響以提高輻射溫度計(jì)的測(cè)量精度，進(jìn)一步目的是實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)測(cè)溫。
達(dá)到上述目的采用的技術(shù)方案為這種帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器，包括具有窺視孔構(gòu)造的窺視管以及與之固連、內(nèi)設(shè)光學(xué)系統(tǒng)的殼體，殼體外部設(shè)有冷卻器，其特征在于本窺視管為石墨窺視管；石墨窺視管與殼體固連后由石墨窺視管的窺視孔和殼體內(nèi)孔對(duì)接形成了與外界隔離的、結(jié)構(gòu)上呈封閉狀的光測(cè)腔；光測(cè)腔在殼體位置僅設(shè)有用于向光測(cè)腔內(nèi)注入純凈氣體的充氣孔，并以石墨窺視管的石墨材質(zhì)本身所具有的毛細(xì)孔滲透式向腔外排氣，以使光測(cè)腔內(nèi)的光學(xué)元件在純凈的氣體中工作；光測(cè)腔終端設(shè)有用于收集并向外界傳輸光信號(hào)的光導(dǎo)纖維。
上述技術(shù)方案提供的光學(xué)溫度傳感器乃至用之制成的光學(xué)高溫測(cè)量?jī)x較之公知技術(shù)輻射溫度計(jì)有如下優(yōu)點(diǎn)。1、采用窺視管結(jié)構(gòu)，將探頭插入石墨化電爐爐內(nèi)，極大限度的縮短了光輻射測(cè)量距離，可減少環(huán)境(煙氣、粉塵等)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)正常工作的影響；2、在結(jié)構(gòu)上形成了光測(cè)腔，使傳感器的光學(xué)系統(tǒng)在封閉式光測(cè)腔內(nèi)工作，進(jìn)一步解決了環(huán)境污染問(wèn)題；3、為了徹底解決外界環(huán)境對(duì)光輻射溫測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響的問(wèn)題，采取人為地向光測(cè)腔內(nèi)注入純凈氣體的技術(shù)手段，主動(dòng)凈化光測(cè)腔工作環(huán)境，保證光學(xué)元件在充滿純凈氣體的腔室內(nèi)工作；4、本方案最重要的特點(diǎn)是窺視管采用了石墨材料制作，且光測(cè)腔的氣路僅設(shè)了一個(gè)充氣孔，排氣孔則利用了石墨材料本身具有毛細(xì)孔的特性，通過(guò)石墨窺視管向光測(cè)腔以外滲透排氣；由于滲透式排氣其排氣速度較慢一方面可節(jié)省純凈氣體注入量以降低溫測(cè)成本，另一方面可使光測(cè)腔內(nèi)光測(cè)環(huán)境相對(duì)恒定以提高溫測(cè)的準(zhǔn)確度；5、光測(cè)腔終端設(shè)有光導(dǎo)纖維，用之將其所采集的反映爐內(nèi)溫度的光輻射信號(hào)向外傳輸，一方面可降低信號(hào)傳輸過(guò)程中的光能消耗，另一方面可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離(遠(yuǎn)離石墨爐現(xiàn)場(chǎng))傳輸，可避免石墨電爐的強(qiáng)磁對(duì)溫度計(jì)的干擾；6、通過(guò)采用石墨窺視管、光測(cè)腔封閉及充氣、滲透排氣，以及光纖傳輸?shù)仁侄蔚慕M合應(yīng)用，本方案可實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)測(cè)溫，為石墨化過(guò)程自動(dòng)控制奠定了基礎(chǔ)。
附圖
給出了本帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器的構(gòu)造示意圖。
下面結(jié)合附圖給出的實(shí)施例進(jìn)一步描述。由附圖可見，本實(shí)施例包括有具有窺視孔構(gòu)造的石墨窺視管(1)和殼體(2)，兩構(gòu)件通過(guò)連接架(3)對(duì)接固連，其中連接架(3)通過(guò)銷(4)固連在石墨窺視管(1)上，連接架(3)上焊接有連接螺桿(5)，利用殼體(2)的法蘭構(gòu)造并通過(guò)螺母(6)使殼體(2)與石墨窺視管(1)可拆卸固連，兩構(gòu)件對(duì)接連體后由石墨窺視管(1)的窺視孔及殼體(2)的內(nèi)孔對(duì)接形成了內(nèi)設(shè)光學(xué)系統(tǒng)的光測(cè)腔(I)，本例中光測(cè)腔(I)內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)包括依次固連在殼體(2)內(nèi)的小孔光欄(7)、聚光鏡(8)、以及光導(dǎo)纖維(9)，其中光導(dǎo)纖維(9)是通過(guò)光纖座(10)及絲堵(11)固定在光測(cè)腔(I)終端的，其中所謂的光學(xué)系統(tǒng)可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，如利用石墨窺視管(1)的窺視孔盲孔內(nèi)端面具有聚光性能的曲面和光導(dǎo)纖維(9)即可構(gòu)成最簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)，因該部分系公知技術(shù)范疇不再冗述。殼體(2)外部還設(shè)置有冷卻器(12)，本例中冷卻器(12)可采用水循環(huán)冷卻器方案，因此冷卻器(12)上設(shè)有進(jìn)水口(13)和出水口(14)。由附圖可見，所說(shuō)的光測(cè)腔(I)在殼體(2)位置上僅僅設(shè)置有用于向腔內(nèi)注入純凈氣體的充氣孔(15)。附圖中序號(hào)16表示在墨窺視管(1)的外表面還涂鍍有抗氧化涂層(如氧化鋁等)，該涂層應(yīng)涂在工作時(shí)處于石墨爐之外的窺視管體上，序號(hào)17表示含光電轉(zhuǎn)換器件的溫度測(cè)量?jī)x(表)。
使用本傳感器施測(cè)時(shí)，需將石墨化電爐爐壁開一透孔，將石墨窺視管(1)嵌入該透孔內(nèi)，并使傳感器固定在爐壁上，冷卻器(12)給水工作以保護(hù)傳感器，通過(guò)充氣孔(15)向光測(cè)腔(I)內(nèi)注入純凈氣體，純凈氣體可選擇如氬氣等惰性氣體，并使光測(cè)腔(I)內(nèi)工作壓力略大于石墨爐爐內(nèi)壓力以防止?fàn)t內(nèi)煙氣通過(guò)石墨窺視管(1)倒灌入光測(cè)腔(I)內(nèi)，注入純凈氣體時(shí)氣路中可安裝壓力表監(jiān)測(cè)。工作時(shí)隨著石墨爐爐內(nèi)溫度的變化使插入爐內(nèi)的石墨窺視管(1)溫度同步變化而使石墨窺視管(1)的光測(cè)腔內(nèi)光輻射強(qiáng)度相應(yīng)發(fā)生變化，光測(cè)腔(I)內(nèi)的光學(xué)元件將隨機(jī)變化著的光輻射強(qiáng)度通過(guò)光導(dǎo)纖維(9)傳輸給含光電轉(zhuǎn)換器件的溫度測(cè)量?jī)x(17)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)處理最終顯示出溫度示值?？筛鶕?jù)石墨化過(guò)程的不同要求來(lái)選擇制作石墨窺視管(1)不同的石墨材料，一般普通型石墨材料的氣體滲透率在平行方向?yàn)?.225毫升/秒，在垂直方向?yàn)?.118毫升/秒；而密級(jí)型石墨材料的氣體滲透率在平行方向?yàn)?.153毫升/秒、垂直方向0.083毫升/秒。
權(quán)利要求
1.一種帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器，包括具有窺視孔構(gòu)造的窺視管以及與之固連、內(nèi)設(shè)光學(xué)系統(tǒng)的殼體，殼體外部設(shè)有冷卻器，其特征在于本窺視管為石墨窺視管；石墨窺視管與殼體固連后由石墨窺視管的窺視孔和殼體內(nèi)孔對(duì)接形成了與外界隔離的、結(jié)構(gòu)上呈封閉狀的光測(cè)腔；光測(cè)腔在殼體位置僅設(shè)有用于向光測(cè)腔內(nèi)注入純凈氣體的充氣孔，并以石墨窺視管的石墨材質(zhì)本身所具有的毛細(xì)孔滲透式向腔外排氣，以使光測(cè)腔內(nèi)的光學(xué)元件在純凈的氣體中工作；光測(cè)腔終端設(shè)有用于收集并向外界傳輸光信號(hào)的光導(dǎo)纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器，其特征在于所說(shuō)的石墨窺視管的窺視孔盲孔內(nèi)端面可制成具有聚光性能的曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器，其特征在于所說(shuō)的光學(xué)系統(tǒng)可以制成，包括固定在殼體內(nèi)的光攔，聚光鏡、及置于聚光鏡像距位置的光導(dǎo)纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶滲透式窺視管的光學(xué)溫度傳感器，其特征在于，所說(shuō)的石墨窺視管在靠近殼體端、且工作時(shí)處于石墨爐體之外部分的外表面涂有抗氧化涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于測(cè)量石墨化電爐爐溫溫度傳感器，它包括具有窺視孔構(gòu)造的窺視管以及與之固連、內(nèi)設(shè)光學(xué)系統(tǒng)的殼體，殼體外部設(shè)有冷卻器，其特點(diǎn)是窺視管采用石墨材料制作，石墨窺視管的窺視孔和殼體內(nèi)孔對(duì)接固連形成了光測(cè)腔，光測(cè)腔僅設(shè)有用于向腔內(nèi)注入純凈氣體的充氣孔，并以石墨窺視管的石墨材質(zhì)本身所具有的毛細(xì)孔滲透式向腔外排氣，光測(cè)腔終端設(shè)有用于收集并向外界傳輸光信號(hào)的光導(dǎo)纖維。
文檔編號(hào)G01K11/00GK1155657SQ9610262
公開日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1996年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月25日
發(fā)明者董志威, 張恩俊 申請(qǐng)人:董志威, 張恩俊