]望远光学系统1，被配置用于实时采集炼钢炉口的火焰图像信息。
[0039]光谱仪2，如图1所示，被配置通过光纤4接收来自望远光学系统I的火焰图像信息，并进行光谱分析以获取火焰光谱分布信息。
[0040]光谱仪2，在本例中选用了光栅光谱仪，诸如海洋光学的USB4000-VIS-NIR的微型CCD光栅光谱仪，其体积小、故障率低，且安装方便，与本例设计的望远光学系统配合可稳定获得炉口火焰的稳定光谱。
[0041]终点控制装置3，通过数据线与所述光谱仪2连接，接收光谱仪2传输的光谱分布信息进行碳含量的检测。
[0042]结合图1，所述终点控制装置3具有一用于根据光谱分布信息进行碳含量检测的运算单元31和控制运算单元运行的中央控制单元32，该中央控制单元32与运算单元31连接，该运算单元具有数据接口与前述光谱仪2连接以接收所述的光谱分布信息。
[0043]本例中，终点控制装置3构造为一个电路板。如图2所示的示例，电路板上集成有作为运算单元的FPGA芯片和作为中央处理单元的微处理器，当然，电路板上还包括用于提供稳定电压供应的电源模块、串行接口、RS232接口等。
[0044]作为可选的方案，所述的运算单元31包括FPGA芯片、CPLD芯片中的一种，这些FPGA芯片、CPLD芯片中烧录用于进行碳含量检测的模型。利用运算单元，在接收到火焰光谱信息后自动进行碳含量的检测。
[0045]本公开所提出的检测系统中，所述的模型可以采用现有的SVM检测模型，本实用新型并未对检测模型做改变或者改进，这些模型作为成熟的检测方式例如可通过烧录技术将其固化到FPGA芯片或者CPLD芯片中，从而接收前述中央控制单元32的控制并在接收到火焰光谱信息后自动进行碳含量的检测。
[0046]这些模型，诸如在许凌飞等人所提出的炉口火焰的终点控制方法的相关文献中均有详细实现，在本实用新型可以直接引用以实现，在此不再赘述。
[0047]所述的中央控制单元32包括一微处理器，诸如单片机等。
[0048]结合图1、图3所示，本公开的检测系统中，所述望远光学系统I包括共光轴的物镜、目镜，通过该物镜和目镜对前述炼钢炉口的火焰进行成像。
[0049]作为可选的例子，所述物镜为双分离透镜，由一块正透镜和一块负透镜共光轴的分布而构成。
[0050]所述目镜为凯涅尔目镜，由一块单透镜和一块双胶合透镜共光轴的分布而构成。
[0051]如图1所示，本例的望远光学系统I还包括一偏振片，设置所述物镜和目镜的光学成像通路中。
[0052]优选地，所述偏振片设置所述目镜的后方，并位于所述光纤与目镜之间。更加进一步地，所述偏振片更加接近前述的光纤4，从而增强火焰图像采集。
[0053]在另外的例子中，所述偏振片还可以设置所述物镜与目镜之间。
[0054]在更加另外的例子中，所述偏振片设置所述物镜的前方，当然这样的设置将使得偏振片的设计成本和难度增加。
[0055]为了适应炼钢厂的复杂恶劣现场环境，前述的偏振片优选采用耐高温的染料系偏光片，诸如日本波拉公司生产的染料系偏光片。
[0056]由于不同钢厂的炼钢环境不同，所产生的火焰光的偏振态不同，因此在本实用新型的方案中选用偏振片后可增强火焰采集，从而使得火焰光谱信息的获取和检测更加可靠，稳定性更好。
[0057]结合图4，本公开的检测系统中，在优选的例子中，望远光学系统I还可包括一个独立于物镜和目镜的、用于调节炉口火焰探测视场的视场光栏，该视场光栏配置在物镜、目镜所形成的光学成像通路中，用于调节炉口火焰的探测视场。
[0058]优选地，所述视场光栏位于所述物镜的焦平面上。
[0059]在另外的例子中，所述视场光栏还可以设置在位于目镜的后方并贴近所述光纤的位置。
[0060]优选地，所述视场光栏为可变视场光栏。
[0061]图3中，f/表示物镜的焦距，f2'表示目镜的焦距。
[0062]图4中，标号I表示物镜、目镜的光轴，f/表示物镜的焦距，fV表示目镜的焦距。
[0063]结合图1、图2、图3、图4所示，根据以上公开的技术内容，在本实用新型所提出的检测系统中，针对不同钢厂的炼钢环境不同，所产生的火焰光的偏振态不同，所以在望远光学系统中设置了一个偏振片，用来增强炉口火焰采集，从而使得火焰光谱信息的获取和检测更加可靠，稳定性更好。而且，在更进一步的方案中，还设置了一个用于调节炉口火焰探测视场的视场光栏，当然更优选的是可变视场光栏，使得整个检测系统可以适应多种不同的炼钢环境现场，尤其是针对不同距离的火焰探测、不同大小炼钢炉的火焰探测以及对炉口的盖子上下动作对火焰探测带来的影响(如马钢的炼钢炉)，具有极大的便利，不需要再设计一套光学系统来进行望远成像，利用本实用新型的方案仅需要适应性地调节视场光栏即可，提高了整个系统的适应性，而且可以预见的是，采用该套方案可显著降低生产或者现有钢厂(尤其是中小炼钢厂)采用该系统的成本，安装方便，现场简单调试即可投入使用。
[0064]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【主权项】
1.一种转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，该检测系统包括: 望远光学系统，被配置用于实时采集炼钢炉口的火焰图像信息，该望远光学系统包括共光轴的物镜和目镜，通过该物镜和目镜对炼钢炉口的火焰进行成像； 光谱仪，被配置通过所述光纤连接至所述望远光学系统，接收来自所述望远光学系统的火焰图像信息进行火焰光谱分析； 终点控制装置，通过数据线与所述光谱仪连接，接收光谱仪传输的光谱分布信息进行碳含量的检测； 其中: 所述望远光学系统还包括一偏振片，设置所述物镜和目镜的光学成像通路中。2.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述偏振片设置所述目镜的后方，并位于所述光纤与目镜之间。3.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述偏振片设置所述物镜与目镜之间。4.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述偏振片设置所述物镜的前方。5.根据权利要求1、2、3或4所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述偏振片为染料系偏光片。6.根据权利要求1、2、3或4所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述望远光学系统还包括独立于物镜和目镜、用于调节炉口火焰探测视场的视场光栏，该视场光栏配置在所述物镜、目镜所形成的光学成像通路中。7.根据权利要求6所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述视场光栏位于所述物镜的焦平面上。8.根据权利要求6所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述视场光栏位于目镜的后方并贴近所述光纤的位置。9.根据权利要求6所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述视场光栏为可变视场光栏。10.根据权利要求1所述的转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，其特征在于，所述终点控制装置具有一用于根据光谱分布信息进行碳含量检测的运算单元和控制运算单元运行的中央控制单元，该中央控制单元与运算单元连接，该运算单元具有数据接口与所述光谱仪连接以接收所述的光谱分布信息。
【专利摘要】本实用新型提供一种转炉炼钢钢水碳含量在线实时动态检测系统，包括：望远光学系统，用于实时采集炼钢炉口的火焰图像信息，该系统包括共光轴的物镜和目镜，通过该物镜和目镜对炉口火焰进行成像并通过光纤传输；光谱仪，接收火焰图像信息进行火焰光谱分析；终点控制装置，接收光谱仪传输的光谱分布信息进行碳含量的检测；前述光学成像系统还包括一偏振片，设置所述物镜和目镜的光学成像通路中。本实用新型所提出的碳含量检测系统，可克服复杂炼钢环境对火焰探测的影响，抗干扰能力强，且针对不同炼钢环境产生的火焰光的偏振态不同，通过设置的偏振片，用来增强炉口火焰采集，使得火焰光谱信息的获取和检测更加可靠，稳定性更好。
【IPC分类】G01N21/25
【公开号】CN204679410
【申请号】CN201520217904
【发明人】陈延如, 赵琦, 周木春, 张文宣, 李武森, 辛煜, 陈文建, 王利平
【申请人】南京理工技术转移中心有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月10日