[发明专利]基于磁导率的非接触式测温及物料成分检测装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于磁导率的非接触式测温及物料成分检测装置与方法，实现非接触式测温和物料成分检测。基于磁导率的非接触式测温及物料成分检测装置包括交流电源、激励线圈、检测线圈、高通滤波模块、微弱信号检测模块和计算机。检测方法包括以下步骤：首先安装设备并设置电源参数，然后对物料磁导率与温度、物料成分的关系进行实验标定，建立相关曲线并推导出相关拟合函数，最后采用计算机输出检测数据，实现对物料温度和成分的测定，另一种方法区别在于在实验标定后还利用深度学习的方法构建数据库和深度学习模型。本发明提供的检测装置与方法能够在不受容器内部复杂环境的影响、不干扰物料本身特性的同时，实现非接触式测温和物料成分检测。

技术领域

本发明属于测温领域和物料成分检测技术领域，尤其涉及一种基于磁导率的非接触式测温及物料成分检测装置与方法。

背景技术

传统的测温方法主要是接触式测温，例如热电偶、热电阻测温，经过多年的研究和发展，接触式测温方法已经发展得较为成熟，在工业上得到广泛应用。但是接触式测温直接与被测对象近距离接触，在高温的工作环境下，测量装置易发生老化、损坏等问题，导致测温结果不准确。

非接触式测温方法不需要与被测对象接触，不会干扰温度场，具有原理简单、动态响应特性好、安装便捷的特点，广泛应用于电站锅炉、回转窑、燃料电池等工业现场。因此，研究非接触式测温技术在工业中的应用具有重要意义。

磁学测温是非接触式测温方法中一种利用被测对象电磁特性与温度特性之间关系进行测温的技术。在直接还原用回转窑工况中，铁矿石磁导率随冶炼时间的变化而变化，铁矿中通常含有大量的Fe₂O₃，Fe₃O₄等，不同温度下被不同程度还原成铁，在这个过程中铁矿石成分的变化导致磁导率随之发生变化。当窑内的温度不接近材料的居里温度时，铁磁性材料的相对磁导率受温度影响较小，而物料成分改变对磁导率的影响较大，因此可以根据窑内物料磁导率的变化来判断回转窑对应点的温度，同时根据物料磁导率的实际值来判断该处铁矿的还原程度和含铁量，借此控制窑内温度和提高炼铁的效率。

目前常用于物料成分检测的方法主要是化学分析法、仪器分析法和铁磁性测量法，化学分析法利用化学方法分析物料成分含量，仪器分析法利用光学原理对所测射线的变化进行分析，但不能进行实时快速测量，且不能测量正处于工况中的物料。铁磁性测量法是物料检测方法中一种利用被测对象电磁特性与物料成分含量之间关系进行检测的技术，主要针对铁磁性材料，具有非接触、实时的特性，在不改变物料本身的同时能够进行快速准确的测量，具有较为广阔的应用前景。

目前针对直接还原用回转窑内物料磁导率检测的方法和仪器还没有相关的研究，磁导率的检测大多是对金属进行测定，距离较近，且装置较小，虽然精度很高，但利用磁导率进行非接触式测温和物料成分检测的研究还很少。

发明内容

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种基于磁导率的非接触式测温及物料成分检测装置，能够检测出物料在不同时刻、不同位置下的含铁量等成分变化；能够检测物料的磁导率变化；检测结果灵敏度高，测试过程简单，装置安装便捷，能够不受容器内部复杂环境的影响，不干扰物料本身特性，实现非接触式测温和物料成分检测。

本发明实施例还提供了两种基于磁导率的非接触式测温及物料成分检测方法。

为达到以上技术目的至少其中一个，本发明所采用的一个技术方案是，提供了一种基于磁导率的非接触式测温及物料成分检测装置，包括交流电源、激励线圈、U型磁轭、检测线圈、高通滤波模块、微弱信号检测模块和计算机；所述交流电源为工频大功率交流电源，交流电源正负极分别连接激励线圈两端的引出线；所述激励线圈与检测线圈分别位于U型磁轭两端并缠绕在U型磁轭上；所述高通滤波模块与检测线圈输出端连接，用于对检测信号进行高通滤波；所述微弱信号检测模块与高通滤波模块输出端相连，用以感应电压信号的幅值相位信息；所述计算机和微弱信号检测模块输出端相连，通过数据端口或无线传输接收微弱信号检测模块传递的数据。