專利名稱：熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融爐渣成分光學(xué)分析裝置領(lǐng)域，具體為一種熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
爐渣是冶煉過程中的重要產(chǎn)物之一，它是由原料中的雜質(zhì)與造渣材料在熔煉時(shí)形成的高溫熔渣。在冶煉過程中，爐渣的化學(xué)成分影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，其組分必須加以控制， 對其常見組分的快速準(zhǔn)確分析尤為重要。目前，對爐渣成分的測量分析均采用離線方式，主要包括化學(xué)法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法和電感耦合等離子體原子發(fā)射譜法等。采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法分析爐渣成分時(shí)，各種元素的測定都需要溶解樣品，且溶樣方法各不相同，預(yù)處理相對繁瑣，速度慢，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。原子吸收光譜法無法實(shí)現(xiàn)多元素的同時(shí)測量，并且在測定高濃度的元素時(shí)，存在其他干擾元素不易去除的缺點(diǎn)，因此有很多元素的測定靈敏度還達(dá)不到要求。爐渣具有粘滯系數(shù)較大、凝固過程選分結(jié)晶嚴(yán)重、固體渣片的不同區(qū)域成分差別較大、基體成分較復(fù)雜等特點(diǎn)，采用X射線熒光光譜分析法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等對其進(jìn)行定量分析時(shí)，對樣品要求嚴(yán)格，須將固態(tài)爐渣樣品進(jìn)行制樣，先壓成粉末混合均勻壓制成平整光潔的熔片或壓片后，才能送入分析儀進(jìn)行成分分析，其一個(gè)測量周期大約需要l(Tl5min，不能滿足爐渣成分的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)控要求。熔渣的組分和性質(zhì)在熔煉過程中不斷變化，上述離線、非連續(xù)的爐渣成分分析方式與冶煉過程嚴(yán)重脫節(jié)，造成熔渣組分調(diào)控不及時(shí)，直接影響產(chǎn)品最終的質(zhì)量。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)從提出到現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域，具有簡便、快速，對樣品尺寸、形狀及物理性質(zhì)要求不嚴(yán)格，無須煩瑣的樣品預(yù)處理過程等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于冶煉工藝流程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，如高爐爐氣分析、爐渣分析、鋼液分析、鋼材缺陷分析、成品鋼材料篩選等。近年來隨著光纖技術(shù)的迅速發(fā)展，LIBS技術(shù)可在惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多組分、原位、在線、實(shí)時(shí)、痕量檢測，為熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測和動(dòng)態(tài)控制冶煉工藝奠定了 ■石出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，以解決現(xiàn)有的熔融爐渣檢測裝置和方法分析時(shí)間過長、靈敏度低的問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括有激光導(dǎo)光臂、光學(xué)檢測探頭、多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂、信號發(fā)生與采集處理部分以及后端控制系統(tǒng)，其特征在于所述激光導(dǎo)光臂為多關(guān)節(jié)激光導(dǎo)光臂，激光導(dǎo)光臂一端接入信號發(fā)生與采集處理部分，另一端接入光學(xué)檢測探頭中；所述光學(xué)檢測探頭為T型三通結(jié)構(gòu)，三個(gè)管口分別位于豎向頂面、豎向底面、水平側(cè)面，其中豎向頂面的管口中設(shè)置有中心軸豎直的聚焦透鏡，豎向底面的管口中從上至下依次設(shè)置有分別與聚焦透鏡中心軸重合的透鏡陣列、玻璃窗口，水平側(cè)面的管口中設(shè)置有中心軸水平的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡組，三個(gè)管口中心軸交匯處還傾斜設(shè)置有反射面朝向水平側(cè)面的管口及豎向底面的管口的45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡，豎向底面的管口外側(cè)壁上還對稱安裝有激光測距儀，所述激光導(dǎo)光臂的接入端連接至光學(xué)檢測探頭水平側(cè)面的管口處，所述光學(xué)檢測探頭豎向底面的管口朝向待檢測熔融爐渣液面；
所述多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂為多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，其執(zhí)行末端與所述光學(xué)檢測探頭連接為一體，多關(guān)節(jié)機(jī)械臂帶動(dòng)光學(xué)檢測探頭在豎直方向升降、水平方向平移，以及在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)、在豎直面內(nèi)調(diào)整俯仰角；
所述信號發(fā)生與采集處理部分包括調(diào)Q激光器、光譜儀、增強(qiáng)型電荷耦合器件及微處理器，調(diào)Q激光器向激光導(dǎo)光臂的接入端發(fā)射激光脈沖，通過激光導(dǎo)光臂將激光脈沖從光學(xué)檢測探頭水平側(cè)面的管口送入光學(xué)檢測探頭中，所述光學(xué)檢測探頭豎向頂面的管口與光譜儀輸入端之間連接有傳導(dǎo)光纖束，所述光譜儀輸出端接入增強(qiáng)型電荷耦合器件信號輸入端，增強(qiáng)型電荷耦合器件信號輸出端接入微處理器中；所述激光脈沖從光學(xué)檢測探頭水平側(cè)面的管口入射，經(jīng)過光學(xué)檢測探頭中的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡組后入射至所述45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡，被45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡反射后依次通過透鏡陣列、玻璃窗口后從光學(xué)檢測探頭豎向底面的管口出射至待檢測熔融爐渣，各個(gè)激發(fā)點(diǎn)上的爐渣被燒蝕汽化，形成高溫高密度的等離子體，等離子體輻射出爐渣組分元素所對應(yīng)的特征光譜信號，所述光譜信號入射至光學(xué)檢測探頭豎向底面的管口中，依次經(jīng)過玻璃窗口、 透鏡陣列后，再透射過所述45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡并入射至光學(xué)檢測探頭豎向頂面管口中的聚焦透鏡，經(jīng)過聚焦透鏡后從光學(xué)檢測探頭豎向頂面管口出射至傳導(dǎo)光纖束，所述傳導(dǎo)光纖束將光譜信號傳送至光譜儀，光譜儀對接收到的光譜信號進(jìn)行分光， 并將光譜信號耦合至增強(qiáng)型電荷耦合器件，通過增強(qiáng)型電荷耦合器件將光譜信號轉(zhuǎn)化為電信號后傳送至微處理器進(jìn)行處理。所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述透鏡陣列由中心軸豎直的光學(xué)基底，以及設(shè)置在光學(xué)基底頂面的多片六邊形透鏡構(gòu)成。所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于光學(xué)檢測探頭側(cè)壁上設(shè)置有供惰性氣體進(jìn)入的進(jìn)氣口，沿光學(xué)檢測探頭內(nèi)壁設(shè)置多個(gè)供惰性氣體流出的氣道。所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂為由三個(gè)測量臂、三個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)、底座、立柱、執(zhí)行末端構(gòu)成的三關(guān)節(jié)機(jī)械臂，所述立柱豎向連接在底座上，第一個(gè)測量臂豎直設(shè)置，且第一個(gè)測量臂與立柱之間通過滑動(dòng)配合來實(shí)現(xiàn)其在水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)和豎直方向的升降運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)測量臂水平設(shè)置，且第二個(gè)測量臂一端通過在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)的第二個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)與第一個(gè)測量臂連接，第三個(gè)測量臂水平設(shè)置，第三個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)為可在水平方向伸縮的液壓式關(guān)節(jié)，且第三個(gè)測量臂一端通過液壓式關(guān)節(jié)與第二個(gè)測量臂連接，第三個(gè)測量臂另一端連接有作為執(zhí)行末端的卡環(huán)，所述卡環(huán)卡接在光學(xué)檢測探頭豎向頂面管口外部。所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號發(fā)生與采集處理部分與后端控制系統(tǒng)集成在一個(gè)集成機(jī)柜中。
本發(fā)明對熔融爐渣成分分析的原理建立在激光誘導(dǎo)擊穿光譜理論之上。原子和離子光譜的波長與特定元素相對應(yīng)，而且光譜信號強(qiáng)度與對應(yīng)元素的含量具有一定的量化關(guān)系。基于這種關(guān)系，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)利用高功率激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生瞬態(tài)等離子體，并采用光學(xué)系統(tǒng)對等離子體中的原子和離子發(fā)射光譜進(jìn)行收集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)化學(xué)元素的定性和定量分析。本發(fā)明工作過程為由信號發(fā)生與采集處理部分發(fā)出能量>500mJ的激光脈沖經(jīng)過激光導(dǎo)光臂傳輸至光學(xué)檢測探頭，通過透鏡陣列將激光脈沖聚焦在爐渣液面上不同的點(diǎn)上，各個(gè)激發(fā)點(diǎn)上的爐渣被燒蝕汽化，形成高溫高密度的等離子體。等離子體輻射出爐渣組分元素所對應(yīng)的特征光譜，光譜信號經(jīng)光學(xué)檢測探頭由傳導(dǎo)光纖束收集并耦合進(jìn)光譜儀， 由增強(qiáng)型電荷耦合器件轉(zhuǎn)換為電信號送入微處理器中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與成分分析，最后通過分析的組分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行渣系成分的實(shí)時(shí)調(diào)控。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)
1.分析速度快，無須取樣，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)熔渣組分中多元素的實(shí)時(shí)在線測量；
2.系統(tǒng)各部分集成封裝，采用非接觸測量，可以適應(yīng)冶煉現(xiàn)場惡劣環(huán)境；
3.采用透鏡陣列和多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)測量，降低熔渣液面成分不均勻的影響，提高了測量精度。


圖1為本發(fā)明整體裝置結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本發(fā)明光學(xué)檢測探頭整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖2a為光學(xué)檢測探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為光學(xué)檢測探頭剖面結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖3a為透鏡陣列結(jié)構(gòu)立體圖；圖3b為透鏡陣列結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3c為透鏡陣列結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖3d為透鏡陣列聚焦焦斑示意圖。圖4為多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括集成機(jī)柜1，激光導(dǎo)光臂2，.耐高溫的光學(xué)檢測探頭3，多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4，傳導(dǎo)光纖束5。集成機(jī)柜1中集成有信號發(fā)生與采集處理部分、控制信號發(fā)生與采集處理部分、 激光測距儀、多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂工作以及惰性氣體流量的后端控制系統(tǒng)，
激光導(dǎo)光臂2通過光耦合器件一端與集成機(jī)柜1內(nèi)信號發(fā)生與采集處理部分的調(diào)Q激光器連接，另一端與光學(xué)檢測探頭3連接，在多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4的控制下可隨光學(xué)檢測探頭3在自由空間內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)激光能量的有效傳輸。如圖2所示。光學(xué)檢測探頭3由耐高溫的金屬圓管構(gòu)成，多段耐高溫金屬圓管構(gòu)成T形三通結(jié)構(gòu)，各段之間通過螺紋連接，光學(xué)檢測探頭具有豎向頂面的管口 C、豎向底面的管口 b、水平側(cè)面的管口 a，激光導(dǎo)光臂2連接至管口 a處。金屬圓管內(nèi)分別夾持有擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡組6、45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡11、透鏡陣列9、玻璃窗口 8、聚焦透鏡13。光學(xué)檢測探頭3側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣口 12，由此通入惰性氣體對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，并清掃玻璃窗口 8。光學(xué)檢測探頭3沿圓管內(nèi)壁設(shè)置有六個(gè)氣道14用于惰性氣體的流出。光學(xué)檢測探頭3的管口 b外部裝有兩個(gè)激光測距儀7、 10，管口 c內(nèi)的聚焦透鏡13對準(zhǔn)的地方設(shè)有光纖接口，用于連接傳導(dǎo)光纖束5。如圖3所示。透鏡陣列9由光學(xué)基底15、設(shè)置在光學(xué)基底15上的七個(gè)六邊形透鏡元16組合而成，激光束通過七個(gè)透鏡元16被聚焦在爐渣液面不同的點(diǎn)上，透鏡陣列9在爐渣液面上的焦斑示意圖如圖3d所示。光學(xué)檢測探頭3使用時(shí)固定在多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4的執(zhí)行末端，在多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4的控制下可以實(shí)現(xiàn)三維方向內(nèi)的移動(dòng)。液面垂直方向與激光測距儀7、10配合實(shí)現(xiàn)透鏡陣列9在爐渣中聚焦位置的精確控制，爐渣液面上的掃描可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量，以克服其成分不均勻?qū)y量結(jié)果的影響。如圖4所示。多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4中，測量臂401與安裝在底座407的豎向立柱 408之間滑動(dòng)配合，通過機(jī)械臂關(guān)節(jié)404可以實(shí)現(xiàn)測量臂401相對底座407沿Z軸的上下移動(dòng)和繞Z軸的旋轉(zhuǎn)，要求其上下移動(dòng)定位精度在0. Imm之內(nèi)，以保證透鏡陣列16聚焦位置的精確控制。測量臂401繞Z軸的旋轉(zhuǎn)用于冶煉過程結(jié)束時(shí)將整個(gè)光學(xué)檢測探頭擺動(dòng)離開熔煉爐，降低光學(xué)檢測探頭被冶煉中的煙氣、灰塵等污染的程度。測量臂402 —端通過機(jī)械臂關(guān)節(jié)405與測量臂401連接，機(jī)械臂關(guān)節(jié)405可在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，通過機(jī)械臂關(guān)節(jié)405可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)檢測探頭俯仰角的控制，以適應(yīng)冶煉工藝中冶煉爐上不同位置的探測窗口。測量臂403 —端與測量臂402另一端通過可水平伸縮的液壓式關(guān)節(jié)406連接，實(shí)現(xiàn)在X軸方向的水平移動(dòng)，與機(jī)械臂關(guān)節(jié)404繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)爐渣液面上的二維掃描多點(diǎn)測量。執(zhí)行末端卡環(huán)409固定在機(jī)械臂403另一端，卡環(huán)409套在光學(xué)檢測探頭3的管口 c外部。集成機(jī)柜1中包括信號發(fā)生與采集處理部分和后端控制系統(tǒng)。信號發(fā)生與采集處理部分主要包括通過調(diào)Q激光器、光譜儀、增強(qiáng)型電荷耦合器件及微處理器等。后端控制系統(tǒng)主要完成激光測距儀、機(jī)械臂位置以及探頭冷卻氣體流量等的控制。集成機(jī)柜外部設(shè)有人機(jī)交互界面。本發(fā)明實(shí)施的具體過程為首先向光學(xué)檢測探頭內(nèi)吹入惰性氣體，通過多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4將光學(xué)檢測探頭3定位于爐渣液面正上方，啟動(dòng)激光測距儀7、10測量光學(xué)檢測探頭3當(dāng)前位置下透鏡陣列9距離爐渣液面的距離，多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4根據(jù)集成機(jī)柜1上人機(jī)界面顯示的距離數(shù)據(jù)控制光學(xué)檢測探頭3沿爐渣液面垂直方向移動(dòng)，達(dá)到透鏡陣列9焦點(diǎn)位置時(shí)，啟動(dòng)集成機(jī)柜1內(nèi)的信號發(fā)生裝置控制Nd:YAG激光器發(fā)出能量 >500mJ的激光脈沖，經(jīng)過激光導(dǎo)光臂2傳輸至光學(xué)檢測探頭3，由45°入射激光波長高反 180-900nm高透鏡11反射至透鏡陣列9并被聚焦至爐渣液面不同的點(diǎn)上，各個(gè)點(diǎn)處的爐渣被燒蝕汽化，形成高溫高密度的等離子體，等離子體發(fā)射光譜信號依次經(jīng)過玻璃窗口 8、透鏡陣列9，透射過45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡11，經(jīng)聚焦透鏡13聚焦至傳導(dǎo)光纖束5并傳輸至光譜儀，經(jīng)增強(qiáng)型電荷耦合器件轉(zhuǎn)化為電信號后被送入微處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和爐渣組分分析。爐渣液面一個(gè)微區(qū)被測量后，多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂4控制光學(xué)檢測探頭3在爐渣液面上二維移動(dòng)進(jìn)行多區(qū)域測量。最后通過人機(jī)交互界面顯示的組分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行渣系成分的實(shí)時(shí)在線調(diào)控。
權(quán)利要求
1.熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括有激光導(dǎo)光臂、光學(xué)檢測探頭、 多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂、信號發(fā)生與采集處理部分以及后端控制系統(tǒng)，其特征在于所述激光導(dǎo)光臂為多關(guān)節(jié)激光導(dǎo)光臂，激光導(dǎo)光臂一端接入信號發(fā)生與采集處理部分，另一端接入光學(xué)檢測探頭中；所述光學(xué)檢測探頭為T型三通結(jié)構(gòu)，三個(gè)管口分別位于豎向頂面、豎向底面、水平側(cè)面，其中豎向頂面的管口中設(shè)置有中心軸豎直的聚焦透鏡，豎向底面的管口中從上至下依次設(shè)置有分別與聚焦透鏡中心軸重合的透鏡陣列、玻璃窗口，水平側(cè)面的管口中設(shè)置有中心軸水平的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡組，三個(gè)管口中心軸交匯處還傾斜設(shè)置有反射面朝向水平側(cè)面的管口及豎向底面的管口的45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡，豎向底面的管口外側(cè)壁上還對稱安裝有激光測距儀，所述激光導(dǎo)光臂的接入端連接至光學(xué)檢測探頭水平側(cè)面的管口處，所述光學(xué)檢測探頭豎向底面的管口朝向待檢測熔融爐渣液面；所述多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂為多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，其執(zhí)行末端與所述光學(xué)檢測探頭連接為一體，多關(guān)節(jié)機(jī)械臂帶動(dòng)光學(xué)檢測探頭在豎直方向升降、水平方向平移，以及在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)、在豎直面內(nèi)調(diào)整俯仰角；所述信號發(fā)生與采集處理部分包括調(diào)Q激光器、光譜儀、增強(qiáng)型電荷耦合器件及微處理器，調(diào)Q激光器向激光導(dǎo)光臂的接入端發(fā)射激光脈沖，通過激光導(dǎo)光臂將激光脈沖從光學(xué)檢測探頭水平側(cè)面的管口送入光學(xué)檢測探頭中，所述光學(xué)檢測探頭豎向頂面的管口與光譜儀輸入端之間連接有傳導(dǎo)光纖束，所述光譜儀輸出端接入增強(qiáng)型電荷耦合器件信號輸入端，增強(qiáng)型電荷耦合器件信號輸出端接入微處理器中；所述激光脈沖從光學(xué)檢測探頭水平側(cè)面的管口入射，經(jīng)過光學(xué)檢測探頭中的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡組后入射至所述45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡，被45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡反射后依次通過透鏡陣列、玻璃窗口后從光學(xué)檢測探頭豎向底面的管口出射至待檢測熔融爐渣，各個(gè)激發(fā)點(diǎn)上的爐渣被燒蝕汽化，形成高溫高密度的等離子體，等離子體輻射出爐渣組分元素所對應(yīng)的特征光譜信號，所述光譜信號入射至光學(xué)檢測探頭豎向底面的管口中，依次經(jīng)過玻璃窗口、 透鏡陣列后，再透射過所述45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡并入射至光學(xué)檢測探頭豎向頂面管口中的聚焦透鏡，經(jīng)過聚焦透鏡后從光學(xué)檢測探頭豎向頂面管口出射至傳導(dǎo)光纖束，所述傳導(dǎo)光纖束將光譜信號傳送至光譜儀，光譜儀對接收到的光譜信號進(jìn)行分光， 并將光譜信號耦合至增強(qiáng)型電荷耦合器件，通過增強(qiáng)型電荷耦合器件將光譜信號轉(zhuǎn)化為電信號后傳送至微處理器進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述透鏡陣列由中心軸豎直的光學(xué)基底，以及設(shè)置在光學(xué)基底頂面的多片六邊形透鏡構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于光學(xué)檢測探頭側(cè)壁上設(shè)置有供惰性氣體進(jìn)入的進(jìn)氣口，沿光學(xué)檢測探頭內(nèi)壁設(shè)置多個(gè)供惰性氣體流出的氣道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂為由三個(gè)測量臂、三個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)、底座、立柱、執(zhí)行末端構(gòu)成的三關(guān)節(jié)機(jī)械臂，所述立柱豎向連接在底座上，第一個(gè)測量臂豎直設(shè)置，且第一個(gè)測量臂與立柱之間通過滑動(dòng)配合來實(shí)現(xiàn)其在水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)和豎直方向的升降運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)測量臂水平設(shè)置，且第二個(gè)測量臂一端通過在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)的第二個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)與第一個(gè)測量臂連接，第三個(gè)測量臂水平設(shè)置，第三個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)為可在水平方向伸縮的液壓式關(guān)節(jié)，且第三個(gè)測量臂一端通過液壓式關(guān)節(jié)與第二個(gè)測量臂連接，第三個(gè)測量臂另一端連接有作為執(zhí)行末端的卡環(huán)，所述卡環(huán)卡接在光學(xué)檢測探頭豎向頂面管口外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號發(fā)生與采集處理部分與后端控制系統(tǒng)集成在一個(gè)集成機(jī)柜中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熔融爐渣成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，包括激光導(dǎo)光臂、光學(xué)檢測探頭、多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂、信號發(fā)生與采集處理部分與后端控制系統(tǒng)。激光導(dǎo)光臂分別與信號發(fā)生與采集處理部分和光學(xué)檢測探頭相連接；光學(xué)檢測探頭為T形三通結(jié)構(gòu)，內(nèi)部固定有擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡組、45°入射激光波長高反180-900nm高透鏡、透鏡陣列和聚焦透鏡，并配置有光纖耦合接口，外部裝有激光測距儀；信號發(fā)生與采集處理部分包括調(diào)Q激光器、光譜儀、增強(qiáng)型電荷耦合器件及微處理器等；后端控制系統(tǒng)主要完成激光測距儀、多點(diǎn)駐留測量機(jī)械臂以及冷卻氣體流量等的控制。本發(fā)明具有分析速度快、無需取樣的特點(diǎn)，能在高溫惡劣環(huán)境下同時(shí)實(shí)現(xiàn)熔融爐渣中多種成分的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。
文檔編號G01N21/71GK102305785SQ201110216820
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者倪志波, 吳邊, 梁云仙, 王 琦, 王靜鴿, 董鳳忠, 陳興龍 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所