[发明专利]一种冶金液态金属成分的原位、在线检测装置

权利要求书

1.一种冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：包括前端耐高温光学探头、中端信号发生和采集部分以及后端控制平台，其中：

前端耐高温光学探头(17)，其前端置入冶金液态金属(15)中，产生光学信号送至中端信号发生和采集部分；

中端信号发生和采集部分，将接收到的前端耐高温光学探头(17)的光学信号转换成电信号，输出至后端控制平台；

后端控制平台，作为人工操作和显示平台，接收中端信号发生和采集部分发送的电信号进行处理；控制中端信号发生和采集部分的激光信号、控制前端耐高温光学探头(17)中水和气的流量。

2.按权利要求1所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：

所述前端耐高温光学探头(17)包括内部光学通道部分、中部水冷和气冷部分和外部耐火材料(30)部分，其中，内部光学通道部分为真空或惰性气体环境，其前端具有第1会聚透镜(13)，其将中端信号发生和采集部分发出的激光光束通过密封的第1玻璃窗口(14)会聚在冶金液态金属(15)表面；中部水冷和气冷部分设于内部光学通道部分的外层，外部耐火材料(30)部分设于中部水冷和气冷部分的外层和内部光学通道部分的前端，并在前端形成光束通道；外部耐火材料(30)部分通过密封接口(27)与中部水冷和气冷部分进行密封连接。

3.按权利要求2所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：所述中部水冷和气冷部分包括冷却气层和冷却水层(29)，其中冷却气层为外部耐火材料(30)和内部光学通道部分形成的空间；冷却水层(29)设于冷却气层中，为环绕于内部光学通道部分外层的中空的圆柱体，圆柱体侧壁内部空间为冷却水；气管(28)经冷却水层(29)穿置出，其出口位于冷却气层中。

4.按权利要求3所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：所述气管(28)为多个，在冷却水层(29)中平行于圆柱体轴线环形均匀分布，多个气管(28)在上端均通过气体缓冲器(26)经冷却气体入口(19)通入冷却气。

5.按权利要求3所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：所述气管(28)的出气口对应第1玻璃窗口(14)。

6.按权利要求2所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：所述前端耐高温光学探头(17)末端为倒锥形，内部为正锥形空口。

7.按权利要求1所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：所述中端信号发生和采集部分包括激光头(4)、光谱仪(5)、温度控制单元(7)、探测器(6)以及光学组件，整体安装于密封恒温箱(25)中，其中，激光头(4)接收后端控制平台的控制信号，发射的脉冲激光通过光学组件射向前端耐高温光学探头(17)的第1会聚透镜(13)；光谱仪(5)通过光学组件接收前端耐高温光学探头(17)采集的光信号，进行分光处理后输出至探测器(6)；探测器(6)将转换成的电信号输出至后端控制平台；温度控制单元(7)通过控制线及信号线与后端控制平台相连接，采集、控制密封恒温箱(25)中的温度。

8.按权利要求7所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：所述光学组件包括反射镜(9)、带孔反射镜(11)以及第2会聚透镜(12)，其中反射镜(9)的入射光为激光头(4)发射的脉冲激光，脉冲激光通过带孔反射镜的中部通孔射向前端耐高温光学探头(17)的第1会聚透镜(13)的光轴；带孔反射镜(11)镜面的入射光为冶金液态金属(15)表面产生的等离子体(16)发射光线经第1会聚透镜(13)折射后的光，带孔反射镜(11)的反射光经第2会聚透镜(12)后射至光谱仪(5)。

9.按权利要求8所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：所述带孔反射镜(11)可为二向色镜。

10.按权利要求1所述的冶金液态金属成分的原位、在线检测装置，其特征在于：前端耐高温光学探头(17)与中端信号发生和采集部分为一整体，安装在可以垂直方向移动的液压平台上。