一种回转窑胴体表面温度测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种红外光测量系统，尤其涉及一种回转窑胴体表面温度测量系统， 属于温度测量领域。
【背景技术】
[0002] 在水泥生产过程中，最重要的工艺环节是水泥熟料的煅烧，回转窑是实现水泥熟 料煅烧的核心设备，它的运转情况直接关系到熟料的产量、质量和原料、燃料消耗。温度过 高、热振荡过大会引起回转窑窑衬的损坏，严重时还会殃及窑胴体，回转窑生产熟料的过程 中，决定窑能否优质、高产、低消耗地生产和安全运转的关键因素是窑衬。有鉴于此，在窑运 转过程中，实时地了解窑内状况，及时采取相应的措施，防止窑衬及窑胴体损坏是回转窑实 现经济运行的重要保证。
[0003] 回转窑在运行过程中是不停地回转的，其回转速度不断变化；窑胴体表面温度是 一个多变量函数，它不但与时间、窑轴向位置、窑胴体表面周向位置等因素相关，还受环境 温度及其它因素的影响，因此，窑胴体表面温度不同于其他热工参数，难以用常规的检测手 段来检测和显示。
[0004] 例如申请号为"201110036109. 7"的一种红外测温方法，包括如下步骤：（1)在实 际测得被测物的温度为t时，利用自动可变双波长红外检测装置测得被测物的辐射强度 El ( λ 1，t)和E2 ( λ 2, t)，其中，El ( λ 1，t)是对应波长λ 1时被测物的辐射强度，E2 ( λ 2, t) 是对应波长λ 2时被测物的辐射强度；（2)将测得的El ( λ 1，t)，E2 ( λ 2, t)代入和的公式 中，并解出α，δ系数的值，其中，α，δ是随被测物的材料成分、温度以及测量波长而变 的系数；（3)将解出的系数α，δ的值代回被测物辐射强度公式Ε(λ，〇 = α λ-5(θδ/ At-D-I中，得到在给定波长下被测物的辐射强度与被测物温度之间的对应关系曲线；以 及（4)利用自动可变双波长红外检测装置在给定波长下测得被测物的辐射强度，并且基于 在给定波长下被测物的辐射强度与被测物温度之间的对应关系曲线得到被测物的温度。该 发明测量精度有待进一步提高。
[0005] 又如申请号为"201310080745. 9"的一种红外测温仪检定的技术领域，尤其涉及一 种红外测温仪检定成套装置，是对红外测温仪的各项性能指标进行检定的设备。该发明包 括以下部分：三维运动系统、三维运动控制与记录装置、发热源装载平台和靶面。该发明具 有自动化程度高、实用性强、设计新颖、操作简单等特点，能对各种型号规格及外形不同的 红外测温仪的各项性能指标进行检定。解决了红外测温仪器的距离比和瞄准器精度的检定 的问题，使红外测温仪的测量值得到溯源，使应用于生产领域的红外测温仪能够得到有效 的监控，保证了电气设备运用监控设备检测数据的准确可靠，该发明测量精度有待进一步 提尚。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种方便、灵活、易于 操作的回转窑胴体表面温度测量系统。
[0007] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0008] -种回转窑胴体表面温度测量系统，包含微控制器模块以及与其连接的红外辐射 扫描仪、同步信号模块、显示模块和电源模块；所述电源模块为微控制器模块、红外辐射扫 描仪、同步信号模块和显示模块提供所需电能；
[0009] 其中，红外辐射扫描仪，用于向回转窑胴体发射红外光，进而接收来自回转窑胴体 表面的红外福射强度；
[0010] 同步信号模块，用于将红外辐射扫描仪接收的红外辐射强度同步到微控制器模 块；
[0011] 微控制器模块，用于根据接收到的红外辐射强度，通过
计算出回 转窑胴体的表面温度；
[0012] 其中，U为红外辐射强度，λ为红外波长，C为红外光光速，h为普尔克常熟，k为 玻尔兹曼常熟，T为回转窑胴体的表面温度；
[0013] 显示模块，用于实时显示微控制器模块计算出的回转窑胴体的表面温度。
[0014] 作为本发明一种回转窑胴体表面温度测量系统的进一步优选方案，所述微控制器 模块为AVR系列单片机。
[0015] 作为本发明一种回转窑胴体表面温度测量系统的进一步优选方案，所述显示模块 为IXD显示屏。
[0016] 作为本发明一种回转窑胴体表面温度测量系统的进一步优选方案，所述电源模块 采用锂电池。
[0017] 作为本发明一种回转窑胴体表面温度测量系统的进一步优选方案，所述锂电池为 可充电锂电池。
[0018] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0019] 1、本发明结构简单、具有低成本，高精度，微型化数字显示的特点；
[0020] 2、本发明通过红外辐射扫描仪能够安全准确的实时地获取回转窑胴体表面温度。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的结构原理图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
[0023] 如图1所示，一种回转窑胴体表面温度测量系统，包含微控制器模块以及与其连 接的红外辐射扫描仪、同步信号模块、显示模块和电源模块；所述电源模块为微控制器模 块、红外辐射扫描仪、同步信号模块和显示模块提供所需电能；
[0024] 其中，红外辐射扫描仪，用于向回转窑胴体发射红外光，进而接收来自回转窑胴体 表面的红外福射强度；
[0025] 同步信号模块，用于将红外辐射扫描仪接收的红外辐射强度同步到微控制器模 块；
[0026] 微控制器模块，用于根据接收到的红外辐射强度，通过
计算出回 转窑胴体的表面温度；
[0027] 其中，U为红外辐射强度，λ为红外波长，c为红外光光速，h为普尔克常熟，k为 玻尔兹曼常熟，T为回转窑胴体的表面温度；
[0028] 显示模块，用于实时显示微控制器模块计算出的回转窑胴体的表面温度。
[0029] 其中，所述微控制器模块为AVR系列单片机，所述显示模块为LCD显示屏，所述电 源模块采用锂电池，所述锂电池为可充电锂电池。
[0030] 快速红外辐射扫描仪是一种具有快速扫描功能的红外辐射测温仪，安装在距回转 窑30~IOOm处的适当位置，扫描角度为90°。它的旋转扫描器通过光学系统接收来自回 转窑胴体表面一个特定区域（称为测量元）的红外辐射，测量元沿平行于回转窑轴线的方 向呈直线状排列。快速红外测温扫描仪沿回转窑轴线的方向每秒钟扫描150次，回转窑每 转一圈，产生200~400个完整扫描。某一个扫描得到的是：代表回转窑胴体表面某一个狭 窄区域温度分布的电压信号和基准温度的电压信号，这些数据再经过相关处理就可以得到 回转窑内某一区段的工况。如窑皮均匀与否、结圈情况、窑皮或窑衬脱落位置、热斑的范围 等信息。
[0031] 窑同步基准信号发生器在回转窑每转一整圈时，产生一个用作同步基准的同步脉 冲，送入嵌入式系统。嵌入式系统以同步脉冲为基准，采集窑的温度数据
[0032] AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来， 使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快;AVR单片机具有32个 通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多 个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关 闭时为ΙΟΟηΑ，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8V即可工作；AVR单片机保 密性能好。
[0033] 本发明快速红外测温扫描仪对回转窑胴体温度进行实时、连续的测量，测量数据 处理后，可以根据窑正常运行的胴体表面不同区段的温度范围，设定报警温度。窑运行过程 中，胴体表面任意一处实际温度超过正常温度时，系统立即给出报警信号。
[0034] 温度高于绝对零度的物体，它就在不停地向周围空间辐射电磁波。这种由于物体 内部的带电粒子在原子和分子内振动而产生的电磁波，称为热福射。热福射只是整个电磁 波的一个组成部分，热辐射电磁波是由波长相差很大的红外线、可见光、紫外线所组成。红 外辐射一般指波长在〇. 75~1000 μ m之间的热辐射。普朗克黑体辐射模型是红外辐射理论 的出发点，绝对黑体的辐射能力与波长（λ)及温度（T)之间的函数关系如下所示。微控制 器模块通过
计算出回转窑胴体的表面温度，其中，U为红外辐射强度，λ 为红外波长，c为红外光光速，h普尔克常熟，k玻尔兹曼常熟，T回转窑胴体的表面温度；
[0035] 本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括 技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。 还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文 中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0036] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方 式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做 出各种变化。
【主权项】
1. 一种回转窑胴体表面温度测量系统，其特征在于：包含微控制器模块以及与其连接 的红外辐射扫描仪、同步信号模块、显示模块和电源模块；所述电源模块为微控制器模块、 红外辐射扫描仪、同步信号模块和显示模块提供所需电能； 其中，红外辐射扫描仪，用于向回转窑胴体发射红外光，进而接收来自回转窑胴体表面 的红外辐射强度； 同步信号模块，用于将红外辐射扫描仪接收的红外辐射强度同步到微控制器模块； 微控制器模块，用于根据接收到的红外辐射强度，通过计算出回转窑 胴体的表面温度； 其中，U为红外辐射强度，λ为红外波长，C为红外光光速，h为普尔克常熟，k为玻尔 兹曼常熟，T为回转窑胴体的表面温度； 显示模块，用于实时显示微控制器模块计算出的回转窑胴体的表面温度。2. 根据权利要求1所述的一种回转窑胴体表面温度测量系统，其特征在于：所述微控 制器模块为AVR系列单片机。3. 根据权利要求1所述的一种回转窑胴体表面温度测量系统，其特征在于：所述显示 模块为IXD显示屏。4. 根据权利要求1所述的一种回转窑胴体表面温度测量系统，其特征在于：所述电源 模块采用锂电池。5. 根据权利要求4所述一种回转窑胴体表面温度测量系统，其特征在于：所述锂电池 为可充电锂电池。
【专利摘要】本发明公开了一种回转窑胴体表面温度测量系统，包含微控制器模块以及与其连接的红外辐射扫描仪、同步信号模块、显示模块和电源模块；所述电源模块为微控制器模块、红外辐射扫描仪、同步信号模块和显示模块提供所需电能。
【IPC分类】G01J5/00
【公开号】CN105157843
【申请号】CN201510218435
【发明人】叶强, 陈伟新, 潘琳
【申请人】无锡市崇安区科技创业服务中心
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年4月30日