CN1050607A - 测定竖式炉填料表面形貌图的装置 - Google Patents

Abstract

一种带有雷达探测头(18)的装置，该探测头被安 装在装填料表面(14)上方炉(10)的壁内，可对全部装 填料表面(14)进行两维扫描，该探测头包括一些单独 的电子扫描天线。

Description

本发明所涉及的是一种利用安装在炉壁内填料表面上方的一个雷达探测头来测定竖式炉填料形貌图的装置。

为了控制炉子更好地运行并优选出填料的最佳装填构形，利用雷达探测头来测定竖式炉填料表面的构形是已知的方法。为了方便，这些探头必须使在一个最短的时间内的测量尽可能的精确。

一种已知的探头，例如在欧洲专利号为EP-AL-0，291，757的资料中所描述的。该资料介绍了一种雷达探测头，该探测头安装在一个水平插入炉内位于装填料表面上方的臂的端部。这种探测头具有能够在两个相反方向上扫描并根据测量位置的密度而提供足以表现全部装填表面的图象的优点。这种探测头的缺点在于：不仅在测定期间，而且在探头臂插入和取出时，装填过程必须被打断。这个探头臂还要求具有比较大的机械结构。这种探测头的另一缺点在于：该探头与装填表面比较接近并且雷达射线束，特别是直接指向周围部分的射线与装填料表面形成一个很锐的角度，这一锐角使得测量过程发生困难。

另一种已知的雷达探测头是在美国专利US4，332，374中所介绍的。这种雷达探测头的天线是安装在填料表面上方倾斜炉壁的一个窗口上，在一个支架上该天线可以垂直地运动。这种探测头的优点在于：其与装填料表面之间的距离稍大于前面所说的探测头并且与前面所说的探测头相比雷达束倾斜较少。虽然天线可以绕其悬挂的垂直轴而旋转并可以由此通过一些逐次测量而沿着圆形扫描线测定装填料的外形，但它不能测量全部的装填表面。为了做到这一点，必须能够在两个垂直的方向上对表面扫描。有一种两维的装填表面机械扫描器，由于其在炉壁的厚斜壁上要有一个大开口（该开口与一个能透过微波的窗连接）的需要，也是不能考虑的。事实上，这种窗会大大降低炉壁的强度并难于清扫。另一方面，这种探测头具有要求机械装置相对简单的优点。

本发明的目的在于提供一种快速测量竖式炉装填料表面形貌图的新装置。

为了达到这一目的，本发明推荐一种利用安装在装填料表面上方的炉壁内的雷达探测头来测定竖式炉装填料表面形貌图的装置，其特征在于：该探测头被设计为能对装填表面进行两维的扫描，该探测头内具有一些电子扫描天线。

按照第一实施例，这些天线被设置为一直线并且是电子扫描的，而这些天线的支架可以垂直于电子扫描线旋转。因而这个天线可以通过在一个方向上进行机械扫描而在另一个方向上进行电子扫描来完成对装填料表面的完全的扫描。这种探测头的安装可以与美国专利US4，332，374中所介绍的方法类似。

按照第一实施例，探测头天线按照一次完全的电子扫描的行和列的格网来设置。该实施例具有对全部填料表面进行准瞬时探测的优点，另一个优点在于：它不再需要机械扫描部件。即使用以进行电子扫描的电子装置必需是稍为更高级的。

本发明所推荐的两个实施例与现存的探测头相比具有优越性，即：它们可以更快地获得全部装填料表面的测量结果而又不致为了进行探测而中断装填过程。

此外，这两个实施例只需在炉斜壁上有一个个较小的窗口。

其它特点和特征将以对下面给出的以说明和附图的方式对几个优选实施例的详细说明中体现出来：

图1是按照具有本发明第一实施例的装置的竖式炉的简图;

图1a上用于第一实施例中的雷达探测头的示意图，

图2是具有全电子扫描的雷达探测头的一个方块图。

图1是带有装填料12的竖式炉10的图，装填料表面14的形貌图是将要被测定的。为此目的，使用安装在炉壁16的倾斜部分上的雷达探测头。探测头18的安装可以与美国专利US4，332，374中所介绍的相同，也就是说，探测头可以穿过一个尽可能小的穿口20而垂直移动并且为了对装填料表面14进行一维机械扫描，利用适当的装置该探测头能绕一个垂直轴旋转。窗口20除了竖直放置外、也可以是倾斜的，天线18通过窗口20伸到炉内的。天线穿入炉体内的深度必须绝对足以通过任何障碍而得到装填料表面14的全貌。

不同于已知的雷达探测头，它们都包括单独的天线，本发明所推荐的探测头包括一个构成阵列的，例如4个与相变换系统24相连接的单独的天线22a，22b，22c和22d构成的复合天线22。这些天线22a至22d在一个方向上被排成一行，该方向垂直于探测头18的机械扫描方向。例如，如果单独的天线22a至22d被设置在图1的剖切平面内，则探测头18的机械扫描就与图1的平面垂直。

通过对相关的相变换和由每一个天线22a至22d发出的微波来的振幅调制，每一束波就可被精确地以一种控制的和编好程序的方式导向，也就是说，这种安排使电子扫描在每个单独的天线22a至22d的轴的垂直平面上进行。

单独的天线22a至22d可以以开放式波导管的形式或是以安装在保护壳内的小型发射辐射体的形式构成。小型独立天线的使用进一步提供了在设置和几何安排上一定的灵活性，这使得探测头适合于在竖式炉中的这部分中的现行位置和极端的工作环境条件。

图2是进行全部电子扫描的一种方法的一幅示意图。因此，不再需要以可以进行机械扫描的方式安置探测头，并且它足以提供一个使天线通过如图1所示的窗口20而窗入炉内的支架，以便使天线可以实现对装填表面扫描并为避免其暴露在炉体内的条件下而将其从扫描位置收回。

按照图2所示的实施例，雷达探测头的天线26由一定数量的排列成m×n矩阵的单独的天线26i或由m列n行的单独的天线26i组成的格网构成。在图示的例子中，天线26由设置成4列4行的单独的天线26i构成。每个单独的天线26i在相位变换器28的控制下发射一小部分有效的微波能。为了获得由天线26发出的全部微波束的两维控制，扫描由对每一天线单元26i在预先确定刻度的基础上发射出的微波束进行相应的相位变换而实现。

如图2所示，每一个单独的天线26i都通过相位变换器28与一个分配系统30相连接，该分配系统由带有一个高频振荡器的电路供给。从电路32发射出的信号的频率调制通过控制单元34在一个程序单元36的控制下而产生。控制单元34通过相位变换控制单元38还控制每一个天线26i的相位变换。符号40代表一个数据处理单元，它计算出从装填料表面上雷达波束反射点到每个单独的天线26i的距离。由每一个天线26i所测到的信号通过微波电路32被送回到单元40。在处理测量结果并确定了每一天线26i的高度后，其结果可以由炉子装填料表面形貌图的形式来显示。

按照图2所介绍的实施例的重大优点在于：准瞬时、两维地观测炉子全部装填料表面而无需移动以及复杂的机械组件。

应该注意的是：图2实施例中和图1实施例中的单独的天线可以是收发合置型的，即：每一单独的天线可以作为发射天线并可作为接收天线，或者，可以是收发分置型的，即：必须有一个发射到线和一个能接收装填料表面反射后的雷达波的接收天线。很显然，在收发分置型天线的情况中，这种天线的数量需增加一倍。

按照图2的全电子两维扫描或图1的半电子、半机械式扫描之间的选择是一桩在这些机械中的电子装置的复杂性和成本之间的折衷的事情，然而，应该知道两种方式中的每一种都可以完整而迅速地绘制竖式炉装填料的全部表面。

Claims (4)

1、一种利用安装在装填料上面的炉壁内的雷达探测头来测定竖式炉装填料表面形貌图的装置，其特征在于：该探测头实行对全部装填料表面的二维扫描，并且该探测头具有一些单独的电子扫描天线。

2、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：该探测头的这些单独的天线26i是按全电子扫描的行和列的格网设置的。

3、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：单独的天线（22a），（22b），（22c），（22d）被设置成一行并且是电子扫描的，并且天线的支架可以垂直于电子扫描线旋转。

4、一种如权利要求2或3中任何一个所述的装置，其特征在于：天线（22）、（26）的支架可以通过炉子（10）的顶壁（16）上的窗口（20）而垂直移动。

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