[發明專利]一種連鑄結晶器內保護渣厚度測量裝置及方法在審
| 申請號： | 202110197903.3 | 申請日： | 2021-02-22 |
| 公開（公告）號： | CN113000802A | 公開（公告）日： | 2021-06-22 |
| 發明（設計）人： | 王志春;張琦翔 | 申請（專利權）人： | 內蒙古科技大學 |
| 主分類號： | B22D11/16 | 分類號： | B22D11/16;B22D2/00 |
| 代理公司： | 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574 | 代理人： | 全成哲 |
| 地址： | 014010 內蒙*** | 國省代碼： | 內蒙古;15 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 結晶器 保護 厚度 測量 裝置 方法 | ||
1.一種連鑄結晶器內保護渣厚度測量裝置實現的連鑄結晶器內保護渣厚度測量方法，其特征在于，所述連鑄結晶器內保護渣厚度測量裝置，包括安裝支架，所述裝置還包括線性調頻連續波雷達，所述線性調頻連續波雷達包括發射天線、接收天線、回波信號處理系統，通過安裝支架安裝在連鑄結晶器保護渣的上方，線性調頻連續波雷達用于經發射天線發出電磁波信號，一部分信號在空氣-粉渣界面發生第一次反射被接收天線接收；另一部分信號透射進入粉渣層，在粉渣-熔融渣界面發生第二次反射并透射回空氣被接收天線接收，回波信號經過回波信號處理系統進行混頻、放大、濾波后轉換成包含距離信息的差頻信號，差頻信號經過回波信號處理系統處理后得到粉渣層的厚度以及粉渣層表面位置信息；
所述安裝支架為升降支架，所述裝置還包括微米直線電機，微米直線電機安裝在結晶器銅壁上，微米直線電機用于控制安裝支架的升降，使得所述線性調頻連續波雷達的探測最遠距離大于線性調頻連續波雷達到粉渣層的距離；其中，所述線性調頻連續波雷達的探測最遠距離為：
式中，dmax表示線性調頻連續波雷達的探測最遠距離，σ表示被測目標的雷達散射截面積，Pt表示發射功率，GTX表示發射天線增益，GRX表示接收天線增益，SNRmin表示最小信噪比，K表示玻爾茲曼常量，T表示天線溫度，F表示噪聲系數；
所述裝置還包括渦流傳感器，渦流傳感器安裝在結晶器銅壁上，渦流傳感器用于檢測粉渣層表面的位置信息；
所述方法具體為：
發射天線和接收天線距離保護渣料面的距離為R1，保護渣厚度為R，電磁波信號經發射天線發出后，一部分信號在空氣-粉渣界面發生第一次反射被接收天線接收；另一部分信號透射進入粉渣層，在粉渣-熔融渣界面發生第二次反射并透射回空氣被接收天線接收，回波信號經過混頻、放大、濾波后轉換成包含距離信息的差頻信號，差頻信號經過回波信號處理系統的軟件處理后得到粉渣層的厚度以及粉渣層表面位置信息；
所述方法中的粉渣層的厚度測量計算過程為：
TX為發射信號，RX1和RX2分別為接收機接收到的空氣-粉渣層界面和固態渣層-液態渣層界面的回波信號，RX1和RX2與TX具有相同的調制規律，但在時間上RX1和RX2分別滯后TX為τ1＝2R1/C和R1為天線到粉渣層的距離，R為粉渣層厚度，fIF1和fIF2為發射信號和兩個回波信號的差頻，B為調制帶寬，T為調制周期；如公式一、公式二所示；
則粉渣層厚度R與中頻的關系表達式為公式三所示；
其中，C為電磁波在真空中的傳播速度，ε為粉渣的相對介電常數，R1的計算如公式四所示，同理可計算天線到粉渣層下表面的距離R2；
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