本申请涉及温度测量领域，具体涉及一种对搅拌釜内混合物的温度进行无干扰测量的装置和方法。
背景技术：
在装药等化工领域里，通常使用搅拌釜对各种原料进行搅拌，使原料充分均匀分布混合。通常搅拌混合过程中由于物理和化学作用会产生热量，搅拌釜需要通过加热或冷却方法来控制混合物的温度，以防止混合物温度过高或过低，达到保证搅拌混合过程安全及控制混合物品质的目的。混合物温度的准确测量是进行温度控制的前提，在搅拌釜温度控制中有着重要的作用。
目前搅拌釜中使用的测温方法通常有插入式测温、红外测温等。其中插入式测温是将安装有温度传感器的测温杆插入到搅拌釜混合物中，通过直接接触混合物进行测温。插入式测温是一种接触式测温装置，其优点是准确性高，成本低廉，可测量混合物内部温度。但插入式测温由于直接接触混合物，其安装位置受到很多限制，安装和拆卸比较困难，容易受到混合物的化学腐蚀和物理磨损，同时对搅拌混合物过程存在一定的影响。
红外测温装置可安装在搅拌釜盖或者上桶上，发射红外线对搅拌过程中的混合物温度进行非接触式的测温，具有不干扰搅拌过程的优点。但红外测温方法只能检测混合物表面的温度，无法准确获得混合物内部的温度，其应用均在一定的局限性。
技术实现要素：
鉴于现有技术中的一个或多个问题，提出了一种对搅拌釜内混合物的温度进行无干扰测量的装置和方法。
在本发明的一个方面，提出了一种搅拌釜辐射测温装置，包括搅拌釜辐射测温发射装置和搅拌釜辐射测温接收装置。其中，搅拌釜辐射测温发射装置包括定向波导天线和毫米波传感器。定向波导天线可接收搅拌釜内混合物所发出的毫米波段电磁辐射，并将毫米波波段电磁辐射定向发送至毫米波传感器。搅拌釜辐射测温接收装置包括温度标定数据库，利用该温度标定数据库，可基于毫米波波段电磁辐射的强度信息，获得相对应的温度信息。
可选地，定向波导天线和毫米波传感器均设置在搅拌釜的搅拌釜顶盖或观测孔道内。其中，定向波导天线具有一定的长度、弯曲角度和开口，从而定向接收搅拌釜混合物发射的毫米波辐射。
可选地，搅拌釜辐射测温发射装置和搅拌釜辐射测温接收装置通过无线通讯方式传输信号。
可选地，搅拌釜辐射测温发射装置还包括模数转换器和无线传输模块。毫米波传感器可用于将毫米波电磁辐射信号转换为放大电路信号，并利用该模数转换器转换为数字信号。相应地，搅拌釜辐射测温接收装置还包括无线接收模块。该无线传输模块用于将数字信号传送至无线接收模块。
本发明的另一方面，还提出了一种搅拌釜辐射测温方法，包括：利用定向波导天线接收搅拌釜内混合物的毫米波段电磁辐射；利用毫米波传感器接收定向波导天线传导的毫米波段电磁辐射并转换为放大电路信号；将放大电路信号转换为数字信号；根据温度标定数据库，获取与所述数字信号相对应的温度信息。
可选地，可将定向波导天线和毫米波传感器均设置在搅拌釜的搅拌釜顶盖或观测孔道内。其中，定向波导天线具有一定的长度、弯曲角度和开口，从而定向接收搅拌釜混合物发射的毫米波辐射。
可选地，可利用无线传输方式传输所述数字信号。
在一个例子中，在构建所述温度标度数据库时，在搅拌釜的混合物料中安置接触式测温仪。通过采集搅拌釜辐射测温装置的辐射测量数据和接触式测温仪的温度数据，建立数据对应关系。
通过本发明实施例公开的搅拌釜辐射测温方法和装置，通过将测温装置设在搅拌釜内部，对搅拌混合物发出的毫米波段电磁辐射进行非接触式探测，从而测量搅拌釜混合物内部温度。本方案通过利用混合物自身辐射特性，非接触式测温不干扰搅拌过程，受搅拌釜内尘埃、雾气的影响小，可精确测量混合物内部温度。
附图说明
为了更好地理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了根据本发明实施例的一种搅拌釜辐射测温装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明实施例的一种搅拌釜辐射测温方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、材料或方法。
本专利提出的搅拌釜辐射测温方法和装置，提出一种可安装在搅拌釜内部，对搅拌混合物发出的辐射进行非接触式探测，从而测量搅拌釜混合物内部温度的方案。
在本方案中，采用根据搅拌釜定制设计的定向波导天线，定向测量搅拌釜混合物发射的毫米波段电磁辐射，通过匹配毫米波电磁辐射温度标定数据库，获得搅拌釜混合物的温度测量数据，并且通过自身无线网络传输单元将温度数据传送给数据采集计算机，从而实现在搅拌釜内部对搅拌釜混合物的内部温度进行非接触式的准确测量。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，搅拌釜辐射测温装置由搅拌釜(图中未示出)内的搅拌釜辐射测温发射装置1和搅拌釜辐射测温接收装置2两部分组成。其中，搅拌釜内的辐射测温发射装置包括定向波导天线11、毫米波传感器12。辐射测温发射装置还可自带锂电池电源。
在一个例子中，定向波导天线11可安装于搅拌釜顶盖或观测孔道内。定向波导天线11可根据搅拌釜内部形状、大小、页面高度定制设计，需要满足在搅拌釜辐射测温发射装置1所在位置收集搅拌釜内混合物辐射的距离和角度要求，并满足不干扰搅拌装置运动。例如，定向波导天线具有一定的长度、弯曲角度和开口，可在装置安装位置定向接收搅拌釜混合物发射的辐射。
毫米波传感器12可高灵敏的接受定向波导天线11传导的特定波段辐射，并将其转换为放大电信号。此信号的大小与搅拌釜内被观测部位的温度呈正相关。毫米波辐射传感器11可包括毫米波低噪声方法器、毫米波检波器、放大器等，实现毫米波辐射信号转换和放大。
搅拌釜辐射测温发射装置1还包括a/d变换器13和无线传输模块14。a/d转换器13将上述电信号转换为数字信号，并通过无线传输模块14发送到搅拌釜外的搅拌釜辐射测温接收器2。相应地，搅拌釜辐射测温接收器2包括无线接收模块15和预先构建的温度标定数据库16。无线接收模块15接收无线传输模块14发送的有关毫米波波段辐射强度的信号。然后查找事先标定的温度标定数据库，通过温度匹配和校正算法，获得搅拌釜内混合物的温度数据。搅拌釜辐射测温接收器2还可包括记录和显示单元17，用于将温度记录并显示出来。记录和显示单元17可将测量温度保存于存储介质中，如存储卡或硬盘，并可通过显示屏将当前测量温度数值显示出来。
在一个实施例中，可按照如下方法构建温度标定数据库16。对于特定的搅拌釜和混合物料，都需要在测温前生成温度标定数据库，其方法是在搅拌釜内放置混合物料，并在混合物料中安置接触式测温仪。开启搅拌釜辐射测温发射器和接收器采集数据，通过对混合物缓慢升温，同时采集搅拌釜辐射测温装置的辐射测量数据和接触式测温仪的温度数据，建立两者之间的数据对应关系，从而形成温度标定数据库16。
如图2所示，本发明的另一个实施例公开了一种搅拌釜辐射测温方法。包括如下步骤：
在步骤s11中，利用定向波导天线接收搅拌釜内混合物的毫米波段电磁辐射。具体地，可将搅拌釜辐射测温发射装置安装于搅拌釜顶盖或观测孔道内。通过调整定向波导天线11的方向，使其对准搅拌釜内的混合物料需要测温的部位，并观察搅拌桨叶等机构，使定向波导天线11与搅拌机构不发生干涉。之后，开启搅拌釜辐射测温发射器进行预热，开启搅拌釜外的辐射测温接收器。
在步骤s12中，利用毫米波传感器12接收定向波导天线11传导的毫米波段电磁辐射并转换为放大电路信号。
在步骤s13中，将放大电路信号转换为数字信号。
在步骤s14中，根据温度标定数据库，获取与所述数字信号相对应的温度信息。
其中，温度标定数据库可采用如下方式获得。首先，在搅拌釜内的混合物料中安置接触式测温仪。开启搅拌釜辐射测温发射器和接收器采集数据，通过对混合物缓慢升温，同时采集搅拌釜辐射测温装置的辐射测量数据和接触式测温仪的温度数据。基于所获得的辐射测量数据和接触式测温仪的温度数据，建立两者之间的数据对应关系，形成温度标定数据库。
下面给出一个具体的工作流程，此实施例仅用于更详细地说明本发明，但不限制本发明。
(1)将搅拌釜辐射测温发射器安装于搅拌釜顶盖或观测孔道内；
(2)调整定向波导天线的方向，使其对准搅拌釜内的混合物料需要测温的部位，并观察搅拌桨叶等机构，使波导天线与搅拌机构不发生干涉；
(3)开启搅拌釜辐射测温发射器进行预热；
(4)开启搅拌釜外的辐射测温接收器；
(5)在某搅拌釜内放置其需搅拌的混合物料，并在混合物料中安置接触式测温仪，并开启搅拌釜辐射测温发射器和接收器采集数据。通过控制搅拌釜外部的加温装置，从室温开始逐步升高温度，控制升温过程速度，使接触式测温仪的温度按接近1度每分钟的速度上升至设定搅拌温度，同时采集搅拌釜辐射测温装置的辐射测量数据和接触式测温仪的温度数据；
(6)根据(1)获得的辐射测量数据和接触式测温仪的温度数据，以1度为温度间隔，建立两者之间的数据对应关系，形成温度标定数据库；此工作也可事先完成，保存在数据库中，工作时直接查找数据库即可。
(7)由于该方案可直接快速准确地获得搅拌釜的混合物温度，因此在每次搅拌测温时，只需开启搅拌釜搅拌混合物料，观察搅拌釜辐射测温装置显示器，获取搅拌釜混合物料的温度数据。
通过采用本发明的实施例，具有利用混合物自身辐射特性，非接触式测温不干扰搅拌过程，可测量混合物内部温度的优势。本发明的优势体现于：(1)可安装在搅拌釜内部，优选安装在搅拌釜盖后者观察孔中，这样安装方便，不改变搅拌釜设计结构，不影响搅拌釜密闭性，具有实现简便，普适性强，易推广的优势；(2)相比插入式测温，本发明的测温装置不与混合物料接触，不干扰混合过程；(3)相比红外测温只能测量混合物表面温度，本发明自身不发射红外线，测量的是混合物自身的辐射，可实时测量混合物内部的温度，具有更广的用途。
本发明利用混合物自身辐射特性实现非接触式测温，可实现混合物内部温度测量，适合搅拌釜的工作需要；而且测温装置的发射器安装于搅拌釜内部，通过无线传输获取数据，确保了搅拌釜的密封性；通过对特定混合物的温度标定，确保了温度测量的精度，使得本发明具有较强的实用价值。本专利具有利用混合物自身辐射特性，非接触式测温不干扰搅拌过程，受搅拌釜内尘埃、雾气的影响小，可精确测量混合物内部温度的优势。
以上的详细描述通过使用示意图、流程图和/或示例，已经阐述了估算图像模糊度的方法和装置的众多实施例。在这种示意图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员应理解，这种示意图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种结构、硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。