[发明专利]一种矿热炉电极长度测量方法

摘要

本发明提供了一种矿热炉电极长度测量装置及其测量方法。测量装置主要包括超声波发射器、超声波接收器和单片机，该装置安装在热炉电极的上方。单片机控制超声波发射器沿电极的轴线方向发射超声波，超声波到达电极的底部时返回，并被超声波接收器接收。单片机记录超声波的发射时刻和接收时刻，通过超声波发射到接收之间的时间以及超声波在电极内的传播速度就可以确定电极的长度。

主权项

1.一种矿热炉电极长度测量方法，其特征在于：矿热炉电极长度测量装置由超声波传感器(1)和单片机(2)组成，超声波传感器(1)由超声波发射模块(3)、超声波接收模块(4)和信号采集、整流与模数转换模块(5)三部分组成；超声波发射模块(3)包括超声波发射电路和超声发射器，前者产生的交变电压的频率与后者压电陶瓷晶片的固有谐振频率f₀一致；发射电路的开关是与一个单片机输出端(6)连接的继电器；超声波接收模块(4)包括超声接收器和回波声压信号放大与半波整流电路，超声接收器压电陶瓷晶片的固有谐振频率也是f₀；矿热炉电极长度测量装置安装在电极上底面的中心位置，超声发射器和超声接收器的主指向与电极的轴线平行；当进行电极长度测量时，单片机(2)导通发射电路，同时，单片机(2)向单片机输出端(6)发送一串宽度为τ秒的脉冲方波信号，超声波发射电路导通τ秒，在此期间，超声波发射模块(3)连续发射的超声波，从电极上底面中心向下传播，到达电极边界后部分超声波回波返回超声接收器；单片机(2)记录发送脉冲方波的时间T₀，超声波接收模块(4)接收超声波，信号采集、整流与模数转换模块(5)采集超声波接收模块(4)接收的超声波声压信号，并进行模数转换后送单片机(2)，单片机(2)记录声压数据及其对应的接收时间；以表示信号采集与模数转换模块(5)的采样周期，其中k是电极表面反射的超声波被采样的次数，记其中E(·)为取整函数；第i个时刻超声波接收模块(4)接收的超声波声压记为v_i，则单片机(2)接收的数组可表示为(T₀+iΔT，v_i)  i＝1，2，…，N此时超声波传感器(1)的工作结束，单片机(2)进入数据处理阶段；以V＝max{v₁，v₂，…，v_N}表示v₁，v₂，…，v_N中的最大者，V‑v₁，V‑v₂，…，V‑v_N是超声波声压与其最大值的离差，从i开始连续k个离差的和表示为其最大值记为V_n＝max{V₁，V₂，…，V_N‑k+1}其中1≤n≤N‑k+1，则T₀+nΔT就是沿主指向传播的超声波回波被超声波接收模块(4)接收的时间，由此得到电极长度为