[發明專利]基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 202110571269.5
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113465660B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張小剛;黃德松;陳華;葉恒棣;魏進超;周浩宇;周冰航;王煉紅
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉加

本發明公開了一種基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置與方法，實現非接觸式測溫和物料成分檢測。基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置包括交流電源、電能質量分析儀、計算機、檢測線圈、線圈磁芯。檢測方法包括以下步驟：首先安裝設備并設置電源參數，然后對物料電導率與溫度、物料成分的關系進行實驗標定，建立相關曲線并推導出相關擬合函數，最后采用計算機輸出檢測數據，實現對物料溫度和成分的測定。另一種方法在于在實驗標定后還利用深度學習的方法構建數據庫和深度學習模型，然后進行數據輸出。本發明提供的檢測裝置與方法能夠在不受容器內部復雜環境的影響，不干擾物料本身特性的同時，實現非接觸式測溫和物料成分檢測。

技術領域

本發明屬于測溫領域和物料成分檢測技術領域，尤其涉及一種基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置與方法。

背景技術

傳統的測溫方法主要是接觸式測溫，例如熱電偶、熱電阻測溫，經過多年的研究和發展，接觸式測溫方法已經發展得較為成熟，在工業上得到廣泛應用。但是接觸式測溫直接與被測對象近距離接觸，在高溫的工作環境下，測量裝置易發生老化、損壞等問題，導致測溫結果不準確。

非接觸式測溫方法不需要與被測對象接觸，不會干擾溫度場，具有原理簡單、動態響應特性好、安裝便捷的特點，廣泛應用于電站鍋爐、回轉窯、燃料電池等工業現場。因此，研究非接觸式測溫技術在工業中的應用具有重要意義。

磁學測溫是非接觸式測溫方法中一種利用被測對象電磁特性與溫度特性之間關系進行測溫的技術。在直接還原用回轉窯工況中，鐵礦石電導率隨冶煉時間的變化而變化，鐵礦中通常含有大量的Fe₂O₃，Fe3O₄等，不同溫度下被不同程度還原成鐵，在這個過程中鐵礦石成分的變化導致電導率隨之發生變化。當窯內的溫度超過材料的居里溫度時，鐵磁性材料轉變成順磁性材料，即相對磁導率約為1，此時物料的成分變化僅改變自身電導率，因此可以根據窯內物料電導率的變化來判斷回轉窯對應點鐵礦的溫度和含鐵量。

目前常用于物料成分檢測的方法主要是化學分析法、儀器分析法和鐵磁性測量法，化學分析法利用化學方法分析物料成分含量，儀器分析法利用光學原理對所測射線的變化進行分析，但不能進行實時快速測量，且不能測量正處于工況中的物料。鐵磁性測量法是物料檢測方法中一種利用被測對象電磁特性與物料成分含量之間關系進行檢測的技術，主要針對鐵磁性材料，具有非接觸、實時的特性，在不改變物料本身的同時能夠進行快速準確的測量，具有較為廣闊的應用前景。但是在溫度超過物料居里點時，材料變成順磁性材料，無法通過鐵磁性測量法檢測物料成分，因此本發明提出一種基于電導率的非接觸式物料成分檢測方法，能夠在高溫環境下對物料的電導率變化進行檢測，進而檢測物料的成分變化。

目前針對直接還原用回轉窯內物料電導率檢測的方法和儀器還沒有相關的研究，電導率的檢測大多是對金屬進行測定，距離較近，且裝置較小，雖然精度很高，但利用電導率進行非接觸式測溫的研究還很少。

發明內容

為了達到上述目的，本發明實施例提供了一種基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置，能夠檢測出物料在不同時刻、不同位置下的含鐵量等成分變化；能夠檢測物料的電導率變化；檢測結果靈敏度高，測試過程簡單，裝置安裝便捷，能夠不受容器內部復雜環境的影響，不干擾物料本身特性，實現非接觸式測溫和物料成分檢測。

本發明實施例還提供了一種基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測方法。

為達到以上技術目的至少其中一個，本發明所采用的一個技術方案是，提供了一種基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置，包括交流電源、電能質量分析儀、計算機、檢測線圈、線圈磁芯，所述交流電源為工頻大功率交流電源；所述電能質量分析儀的輸入端與檢測線圈的引出線連接，輸出端與計算機連接；所述計算機是普通計算機，通過數據端口與電能質量分析儀輸出端連接；所述檢測線圈由一個空心線圈和線圈磁芯構成，空心線圈緊密纏繞在線圈磁芯上；所述檢測線圈的兩根引出線同時連接交流電源與電能質量分析儀，分別用作驅動和阻抗檢測；所述線圈磁芯為低頻耐高溫磁芯。