专利名称：利用电磁线圈的钢水液位检测装置的制作方法
技术领域：
本发明属液位测量领域，具体涉及连铸机结晶器钢水液位检测装置。
背景技术：
利用电磁线圈检测连铸机结晶器钢水液位具有不使用放射源的优点。该技术按其安装方式可分为两种类型传感器安装在结晶器铜管口处的通常称为涡流型的(DE3432987A1)，传感器安装在结晶器铜管顶上或结晶器上法兰上的通常称为电磁型的(CZ278413B6)。现有技术的缺点是传感器内的发射线圈和接受线圈在空间上是分离的，体积庞大，灵敏度低，测程短。
发明内容
本发明的目的是提供一种传感器既可安装在结晶器铜管口处，又可安装在结晶器上法兰上或结晶器铜管顶上的结构紧凑、灵敏度高、测程长的连铸机结晶器钢水液位检测装置。
本发明的目的是这样实现的，传感器内的仅有的一个发射线圈、一个接受线圈和一个补偿线圈全部嵌套布置。
传感器内的接受线圈与发射线圈的轴线垂直。
传感器内的补偿线圈与发射线圈同轴。
传感器安装在结晶器铜管口处。
传感器安装在结晶器上法兰上。
传感器安装在结晶器铜管顶上。
现有的利用电磁线圈检测连铸机结晶器钢水液位的某些传感器中的发射线圈与接受线圈同轴布置，为了降低发射线圈中的励磁电流在接受线圈中产生的背景信号，两者拉开一定距离。但这仍使该背景信号远远大于发射线圈中的励磁电流在钢水中产生的涡电流在接受线圈中产生的标志液位高度的有用信号，这就限制了灵敏度和测程范围(通常在150mm以内)。为了降低发射线圈在接受线圈中产生的背景信号，有的将发射线圈做得很长，两个接受线圈分别设在发射线圈的两个端头，这不仅加大了传感器的体积(有的传感器长达700mm)，而且在接近传感器附近的高液位端出现不灵敏的死区，测程范围也无显著改善。本发明将传感器中仅有的一个发射线圈、一个接受线圈和一个补偿线圈相互嵌套布置，使传感器结构紧凑；本发明使传感器内的接受线圈与发射线圈的轴线垂直，极大地降低了发射线圈的励磁电流在接受线圈中产生的背景信号，从而可以增加接受线圈的圈数，提高液位测量的灵敏度和测程；本发明使补偿线圈与发射线圈同轴，因而发射线圈中的励磁电流在圈数较少的补偿线圈中产生的背景信号可以低消在圈数较多的接受线圈中产生的背景信号，而使钢水中的涡电流在接受线圈中产生的有用信号基本保留下来，从而既提高了液位测量装置的测量灵敏度和测程(对于板坯结晶器测程为300mm)，又用差分法保证了液位测量装置的稳定性。
本发明如图1～图2所示。
图1是传感器安装在方坯结晶器上法兰上的测量装置示意图；图2是传感器安装在板坯结晶器铜管口处的测量装置示意图。
具体实施例方式
本发明的第一个实施例如图1所示。安装在方坯结晶器(103)的上法兰(103a)上的圆柱形传感器(101)的外壳(局部剖开)(101a)内圈数较少的补偿线圈(c1)与发射线圈(p1)同轴绕制，这是两线圈之间的电磁互感应的耦合系数较大的几何条件。圈数较多的接受线圈(s1)套装在同轴的发射线圈(p1)与补偿线圈(c1)的接近铜管(103b)的一端，三个线圈形成嵌套布局。接受线圈(s1)与发射线圈(p1)的轴线相互垂直，这是两线圈之间的电磁互感应耦合系数较小的几何布置。这种布局使发射线圈(p1)与接受线圈(s1)之间的电磁互感应耦合系数远小于发射线圈(p1)与补偿线圈(c1)之间的耦合系数(相差数百倍)，因而可以利用圈数较少的补偿线圈(c1)的信号与圈数较多的接受线圈(s1)的信号进行差分处理来抵消发射线圈(p1)在接受线圈(s1)中产生的背景信号，从而提高测量装置的稳定性，而不会降低接受线圈测量钢水液位(104)的灵敏度。本实施例中，接受线圈(s1)的轴线取对钢水中的涡电流最敏感的垂直于传感器(101)所在一侧铜管(103b)内表面的水平方位，而补偿线圈(c1)的轴线取次灵敏的竖直方向，这有利于在这两个线圈的差分信号中最大限度地保留接受线圈(s1)对液位测量的灵敏度。传感器(101)通过电缆(102)与信号处理机(图中未画出)连接。信号处理机给传感器(101)的发射线圈(p1)提供交变电流并对接受线圈(s1)与补偿线圈(c1)的差分信号进行处理，给出连铸机结晶器(103)中的钢水液位(104)的高度值并提供保持钢水液位(104)稳定的控制信号。
本发明的第二个实施例如图2所示。安装在板坯结晶器(203)的铜管口处的圆柱形传感器(201)的外壳(局部剖开)(201a)内的圈数较少的补偿线圈(c2)与发射线圈(p2)同轴绕制，圈数较多的接受线圈(s2)(局部剖开)套装在同轴的发射线圈(p2)和补偿线圈(c2)之外，三个线圈形成嵌套布局。接受线圈(s2)与发射线圈(p2)同心且其轴线相互垂直，这是两线圈间电磁互感应耦合系数最小的方位布置。接受线圈(s2)的轴线取在这种安装条件下对钢水中的涡电流最灵敏的垂直于钢水液面(204)的方位，而补偿线圈(c2)的轴线取次灵敏的平行于钢水液面(204)的方位，这种布局使得在用圈数较少的补偿线圈(c2)的背景信号抵消掉圈数较多的接受线圈(s2)中的背景信号的同时最大限度的保留了接受线圈(s2)对钢水液位(204)测量的灵敏度。传感器(201)通过电缆(202)与信号处理机(图中未画出)连接。信号处理机给传感器(201)的发射线圈(p2)提供交变电流并对接受线圈(s2)与补偿线圈(c2)的差分信号进行处理，给出连铸机结晶器(203)中的钢水液位(204)的高度值并提供保持钢水液位(204)稳定的控制信号。
权利要求
1.一种连铸机结晶器钢水液位检测装置，它由传感器、信号电线和信号处理机组成，传感器内有一个发射线圈一个接受线圈和一个补偿线圈，其特征在于，这3个线圈相互嵌套布置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，传感器内的接受线圈与发射线圈的轴线垂直。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，传感器内的补偿线圈与发射线圈同轴。
4.如权利要求1～3所述的装置，其特征在于，传感器安装在结晶器铜管口处。
5.如权利要求1～3所述的装置，其特征在于，传感器安装在结晶器上法兰上。
6.如权利要求1～3所述的装置，其特征在于，传感器安装在结晶器铜管顶上。
全文摘要
一种检测连铸机结晶器钢水液位的检测装置，它由传感器信号电缆和信号处理机组成，传感器内有一个发射线圈一个接受线圈和一个补偿线圈，这3个线圈相互嵌套布置，该传感器既可安装在结晶器铜管口处，又可安装在结晶器上法兰上或安装在结晶器铜管顶上。该液位检测装置的传感器结构紧凑，灵敏度高，测程长，可用于板坯和方坯结晶器的钢水液位检测和控制。
文档编号B22D11/18GK1873382SQ20051011391
公开日2006年12月6日 申请日期2005年10月10日 优先权日2005年10月10日
发明者田志恒, 姜虹 申请人:姜虹