[发明专利]石英熔融炉高温密闭环境下的声波测温系统

说明书

技术领域

本发明涉及石英熔融炉高温密闭环境下的声波测温系统，尤其适用于石英熔炉的温度测量。

背景技术

目前，超高温的温度测量装置一般都工作在开放的环境中，在这种环境内，压强范围在一个大气左右。而在冶金行业中，如钢铁冶炼，一般采用损耗性直接接触式测温、间接型红外测温或黑体辐射测温，此类测温方式虽然能够满足高温条件下的测量，但是不能用于密闭的环境。传统的温度测量能准确的完成“点”温度的测量，而在熔融石英行业中，还没有合适的测温方式应用在此行业，整个熔融炉内的温度场和空间温度分布是亟待解决的问题，直接影响着成品率。

发明内容

本发明的目的是：提供一种石英熔融炉高温密闭环境下的声波测温系统，是基于超声波的温度场在线监测系统，应用在熔融石英行业，反应熔融炉内温度场和空间温度分布。

本发明的技术解决方案是：在石英熔融炉上安装该声波测温系统，所述的声波测温系统包括声波发生器、传声器、声波导管、接收器和控制器，熔融炉外安装声波发生器，熔融炉外壁上安装传声器和接收器，熔融炉内壁上位于传声器和接收器之间安装声波导管，接收器连接控制器，整体构成声波测温系统。

其中，所述的控制器包括信号调理器、端子板、数采卡、显示器主机、功率放大器和继电器开关板，信号调理器经端子板、数采卡连接显示器主机，显示器主机经功率放大器连接继电器开关板，信号调理器和继电器开关板共连接传声器和接收器，端子板经控制信号电缆连接继电器开关板，整体构成控制器。

其中，一组传声器和接收器平均安装在炉膛外侧的同一个横截面上。

其中，所述声波发生器为气动声源，声源选择1.5-10KHZ，声压级大于126db。

其中，所述传声器或接收器为不锈钢材料封装的内置放大器的压电式麦克。

其中，所述声波导管为不锈钢指数型声波圆管。

工作时，声波发生器发声，声波通过传声器、声波导管传入炉膛，经过炉体后，被相应的接收器接收，由控制器在线测量温度和在线监测温度。

 

本发明结构简单，操作方便，是以测量温度、温度场重建为主的测量方式，实现对石英熔融炉等密闭环境下超高温的测量和在线监测。

附图说明

图1是波动示意图。

图2是单路径声学测温示意图。

图3是熔融炉安装八个收发器的截面分布和测量路径示意图。

图4是测量示意图。

图5是本发明的声波测温系统框图。

图中：1熔融炉，2声波发生器，3传声器，4声波导管，5接收器，6控制器，7信号调理器，8端子板，9数采卡，10显示器主机，11功率放大器，12继电器开关板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。

如图5所示，在石英熔融炉1上安装该声波测温系统，所述的声波测温系统包括声波发生器2、传声器3、声波导管4、接收器5和控制器6，熔融炉1外安装声波发生器2，熔融炉1外壁上安装传声器3和接收器5，熔融炉1内壁上位于传声器3和接收器5之间安装声波导管4，接收器5连接控制器6，整体构成声波测温系统。

其中，所述的控制器包括信号调理器7、端子板8、数采卡9、显示器主机10、功率放大器11和继电器开关板12，信号调理器7经端子板8、数采卡9连接显示器主机10，显示器主机10经功率放大器11连接继电器开关板12，信号调理器7和继电器开关板12共连接传声器3和接收器5，端子板8经控制信号电缆连接继电器开关板12，整体构成控制器。

其中，一组传声器3和接收器5平均安装在熔融炉1的炉膛外侧的同一个横截面上。

其中，所述声波发生器2为气动声源，声源选择1.5-10KHZ，声压级大于126db。

其中，所述传声器3或接收器5为不锈钢材料封装的内置放大器的压电式麦克。

其中，所述声波导管4为不锈钢指数型声波圆管。

如图1所示，为波动示意图，声压为                                               ,质点速度，密度增量，可以求出波动方程

继而推倒出速度方程

。

如图2所示，为测温示意图，声学测温所需的装置就是一个安装在炉墙一侧的传声器和安装在另一侧的接收器，由于两者之间的距离D是固定的已知常数，则可以通过测定声波的飞行时间，来确定声波在传播路径上的平均速度