【論文摘要】本裝置采用非接觸式且具有高抗干擾性能的紅外比值測(cè)溫方法，解決了銅冶煉熔體測(cè)溫中普遍存在的煙塵、雜光等干擾問題，采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并配備自動(dòng)測(cè)溫控制開關(guān)及傳感器的保護(hù)冷卻裝置，實(shí)現(xiàn)了銅熔煉熔體溫度的在線檢測(cè)。
      銅熔煉過程中熔體溫度是一個(gè)重要參數(shù)，溫度過低，反應(yīng)無法正常進(jìn)行，溫度過高會(huì)浪費(fèi)能源，降低爐壽命，所以熔體溫度在線檢測(cè)成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的關(guān)鍵。但是目前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐吹煉絕大多數(shù)沒有溫度在線檢測(cè)的手段，基本上處于憑經(jīng)驗(yàn)操作的落后狀況，這主要由于冶煉生產(chǎn)的環(huán)境惡劣(高溫輻射、高粉塵、腐蝕性氣體、雜光干擾)造成的，如果使用熱電偶接觸法測(cè)溫，由于熔體腐蝕性很強(qiáng)，在銅熔煉中難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間溫度檢測(cè)，而且轉(zhuǎn)爐過程中爐體會(huì)經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，熔體處于強(qiáng)烈翻動(dòng)狀態(tài)，所以應(yīng)用接觸法測(cè)熔體溫度非常困難。非接觸法測(cè)溫具有充分的靈活性，現(xiàn)在應(yīng)用較多的儀表———輻射溫度計(jì)，是根據(jù)物體的輻射強(qiáng)度與溫度的函數(shù)關(guān)系來標(biāo)定溫度值。但由于輻射強(qiáng)度受輻射系數(shù)影響，必須要根據(jù)輻射系數(shù)來修正測(cè)量值才能接近真實(shí)溫度，這種修正不僅在技術(shù)上存在很多困難，現(xiàn)場(chǎng)也只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，修正中難免引入人為誤差。此外,由于在銅冶煉中煙塵、大氣、雜光等介質(zhì)對(duì)輻射能的影響很大，使所測(cè)溫度偏低，很難進(jìn)行修正。因而，在銅冶煉中要想簡(jiǎn)便而準(zhǔn)確地測(cè)定物體的溫度是比較困難的。為此，我們通過大量實(shí)驗(yàn)與研究，開發(fā)出運(yùn)用比值測(cè)溫法的熔體自動(dòng)測(cè)溫裝置。
      1 裝置原理及關(guān)鍵技術(shù)
      1.1 原理
      本裝置采用具有高抗干擾性能的紅外比值測(cè)溫方法，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)熔體溫度的在線測(cè)量、顯示和打印。
      所謂比值測(cè)溫原理，是根據(jù)普朗克—維恩定律利用兩個(gè)波段國(guó)輻射能的比值與溫度的函數(shù)關(guān)系來確定被測(cè)物體的溫度，從而克服了輻射系數(shù)對(duì)測(cè)溫的影響。也就是說，輻射系數(shù)雖然影響輻射能，但不影響輻射能的比值。這樣就解決了需要人為修正的缺點(diǎn) 。
1.2 關(guān)鍵技術(shù)
     1.2.1 利用比值法消除輻射系數(shù)的關(guān)鍵是兩個(gè)波段的設(shè)計(jì)要合理，帶寬要窄且彼此靠近 ，這就造成信號(hào)減小，信噪比減小，精度降低。為此我們采用單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將電信號(hào)放大后，進(jìn)行V／F轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分，以提高抗干擾能力。另外通過光電隔離，有效抑制了各種噪聲干擾，大大提高了信噪比。

      在軟件設(shè)計(jì)上，由于銅熔煉過程屬自熱熔煉，所以對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行比較大值采樣，減少煙塵干擾，進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。
      1.2.2　銅礦是多種元素的共生礦，銅精礦中含有銅、硫、鐵、鈣、鎂、鋁等元素 。有些元素在熔煉過程中參與反應(yīng)，劇烈氧化時(shí)會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光譜，這些波長(zhǎng)多在可見光波的范圍，如將儀器的工作波段設(shè)計(jì)在可見光波段，這些雜色光將不可避免地引入干擾。而紅外光波比可見光波在煙塵大氣介質(zhì)中的透過能力強(qiáng)，反射能力稍差，這有利于抑制雜散光的影響，且選用的接收器———硅光電池在近紅外區(qū)比較敏感。根據(jù)銅冶煉中的這些特點(diǎn)，我們將儀器的工作波段設(shè)計(jì)在近紅外波段，λ1和λ2在0．8～0．9μm間，避開這些雜光所產(chǎn)生的干擾。
      1.2.3　銅冶煉現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，為保護(hù)測(cè)溫裝置，現(xiàn)場(chǎng)采用了環(huán)形風(fēng)幕及隔熱罩裝置，減少被測(cè)物的熱輻射，并對(duì)傳感器進(jìn)行風(fēng)冷降溫。

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