熔炉气体高温计的制作方法

专利名称：熔炉气体高温计的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及温度传感器，特别涉及一种新型实用的用于测量熔炉气体温度的光学高温计。
早先的装置曾测量被夹带的飞灰(fly ash)以测定气体的温度，这将它们的应用只局限于具有较高煤灰含量的燃料。本发明测量实际组成气体的温度，因此对不论怎样的燃料都提供精确的温度测量。
辐射高温计(再通常一些被称为光学高温计)通过测量由物质发射出来的热辐射，测量该物质的温度。
热辐射是物质的普遍属性，这种属性存在于绝对零度以上的任何温度。对于光学高温计来说，由大多数的物质发射出来的热辐射中的有用部分在大致0.3微米到20微米的光谱范围之内连续。该光谱范围包含紫外线(UV)辐射(0.38微米以下)；可见光(VIS)区(0.38微米到0.78微米)；以及红外线(IR)辐射(0.78微米到20.0微米)。IR辐射还被分成三段，近IR(0.78微米到3.0微米)，中IR(3.0微米到6.0微米)，和远IR(6微米以上)。
一物质的热辐射在光谱范围中的分布是物质的温度和辐射系数共同的函数。较高的温度使分布朝较短的波长移动；较低的温度使分布朝较长的波长移动。较高的辐射系数在任一给出的温度增加热辐射，反之较低的辐射系数在同样的温度减少热辐射。一个最佳的热辐射体被称为黑体，具有值为1.0的辐射系数。那些非最佳的，而在和黑体相同的光谱分布中发射热辐射，但强度较小的热辐射体被称为灰色体，具有从0到1.0的辐射系数。
辐射系数可以在光谱范围中均匀地变化，被称为总辐射系数；或者它可以在光谱范围中以波长函数变化，被称为光谱辐射系数。总辐射系数和光谱辐射系数还都可以按物质的温度函数变化。所有这些辐射系数的变化都可以独立而且同时发生。
散射和吸收是影响通过一个媒体进行传播的热辐射的强度和分布以及通过媒体的传播距离(有效深度)的另外两个重要现象。散射扩散热辐射，很大程度地依赖媒体的构成物的外形和物理尺寸，并且在波长减小时有较大的增加。热辐射的吸收通常和波长有关；被吸收的波长依赖于暴露于热辐射的物体种类。
光学高温计使用物质的所有这些辐射和传播性质，通过测量以热进行辐射的物质的UV，VIS或者IR的能量强度，确定通过媒体的物质的温度。谱辐射系数的Planck’s等式和总的辐射能量的Stefan-Boltzmann定律定义了物质的辐射特性。在媒体中的传播性质由Boujuar-Lambert法则定义(用于吸收)，Rayleigh和Mie等式定义(用于散射)。
光学高温计既可以是窄带通仪器，也可以是宽带通仪器。典型地，窄带通光学高温计使用Planck’s等式确定温度，而宽带通光学高温计使用Stefan-Boltzmann定律。还根据用于测定被测温度的特定的波长，即，UV，VIS，或者IR对光学温度计进行分类。通常，较短的波长(UV，VIS和近IR)用于较高温度的测量，而较长的波长(中以及远IR)用于较低温度的测量。
任一光学高温计要成功地执行测量，需要对使用进行多方面的分析，以根据在所需测量温度范围中被测物质的特性，确定合适的波长，带宽和辐射系数。另外，还要考虑到传播媒体中的散射和吸收，以确保被测热辐射确实和被测温度成比例，并且还确保在传播媒体中的正确测量深度。这对于锅炉/熔炉的应用特别地重要，因为被测物质(根据本发明为烟气)十分地象云雾状，并且它的构成物可以在正常的操作条件下有很大的变化。
如果不对适用性进行具体地分析，许多光学高温计就不能可靠地并且精确地测量锅炉/熔炉的火焰边气体的温度。典型的VIS和宽带通IR型装置具有十分短的有效深度，故只能测量近场(near-field)的温度。典型的窄带通IR型装置具有很长的有效深度，并且受对面炉壁表面温度的影响非常大。
这里通过引用作参考的美国专利5,112,215和5,275,553揭示了用于根据来自熔炉中的飞灰的辐射的单或者双波长的测量进行温度测量的光学温度计。
本发明是一种光学高温计，这种高温计建立在Planck’s公式基础上，并使用特定的波长测量熔炉和锅炉的对流流通部分的构成气体的实际温度。具体地说，本发明用1.38微米的红外射线测量H2O的温度，该H2O是任一种碳氢化合物或者碳燃料的燃烧产物，是一种构成气体。另外的波长是1.8到2.0微米和2.3到3.1微米，这提供了对H2O，CO2，或H2O和CO2的混合物的温度测量。
本发明主要想应用于燃烧煤粉末的锅炉，其中锅炉宽度为40到100尺，并且使用的是各种形式和种类的煤。本发明的标准校准用于通过对流通道从熔炉出口处测量火边气体的温度。对适合的壁渗透硬件，本发明可以用在所有通常的压力通风的，平衡通风的，和引风的锅炉。
本发明可以被用作现场诊断工具，也可以被用作固定安装的在线监视器。作为有关诊断工具，它可以被用作单独的仪器，或和数据添加装置一起为长期的测量记录数据。作为固定安装的在线监视器，它仍可以单独的或者作为一个大系统的组成部分，以执行自动监视和控制。
作为一种光学高温计，本发明可以根据它遇到的光强度测量出温度。但是，它被调谐并校准，以测量火边气体温度。因此，它不会提供固体物体的精确的温度读数，也不会提供除火边气流之外的其它媒体的精确的温度读数。
本发明测量在六度的立体角中的气体的平均温度(沿它透镜管轴的方向，在视线的全部长度上)。从视角中的一点的实际测量贡献随该点温度的四次方变化；还随进入气流深度的变化指数下降。因此，由本发明指出的平均温度会对视场中的最高温度加权，因此也接近近场而不是远场测量。测量的实际深度还是光的散射的函数，结果，它将随气流粒子的负载，稠密的单元，负载，和过量的空气而稍有变化。
本发明需要测量区域的未阻隔的视场，特别是在近场。6度的立体角视场在50英尺的距离，大约等于5英尺的直径。但是，由于任一一点的测量贡献随距离指数减小，部分的阻隔，如50尺距离以外的吊架和侧壁对精确度的作用很小。
对标准燃烧被粉碎的煤的实用锅炉，其中炉宽为40到100英尺，精确度是+/-50F。小于40英尺的炉宽可能需要特殊的校准，以提供指定的精确度。大于100英尺的炉宽可能需要多个单元，以提供完整的宽度温度覆盖范围。
由于本发明为了在火边的气流中的特定的气体种类而进行调谐，相对的炉壁对测量的精确度几乎没有影响。还有，由于相对的炉壁离它的物镜最远，它们的影响通过根据距离的指数的下降而被最小化了。
本发明的通常测量温度的范围是1000F到2800F(大约)。为其它温度范围可以提供特别的校准以将范围降低到700F最小值，或者将范围增加到3000F最大值，而测量精确度未降低。
本发明被设计成从熔炉出口出来的遍及对流通道部分任一位置的安装，它可以安装在任一标准的熔炉的观察口，或者任一其它壁的穿透点，即，煤烟吹风机或者温度探头位置，等等。为永久性的安装，在锅炉壁中应安装一个合适的壁箱。
为了精确的测量，本发明应该在具有40到100英尺视线的位置进行安装。对大多数锅炉来说，这距离不是从前壁到后壁，而是横过炉宽。应该小心以防靠近角落，吊架和侧壁，这在近场中限制了6度立体角视场。光学探头包含透镜，用于对来自熔炉大约3到8度立体角的视线圆锥体的红外射线进行聚焦。
本发明不打算测量实际燃烧温度。通常，1000F到2800F测量范围将固有地防止安装太靠近锅炉燃烧区。然而，对于某些应用，燃烧温度可以小于2800F，应该小心确保测量区域与燃烧区域之间通畅无阻。
由于本发明指出的平均温度对视场中的最高温度加权，稍倾向于近场测量而不是远场测量，可以使用多个装置，以指出横过锅炉的温度变化。为了最佳的结果，炉宽应该是50英尺或者更大，而且装置应该成对安装；每个侧壁上装一个，(另一个)在相同的视线的相对的端点。
本发明的一个目的是提供一种熔炉高温计这种高温计被特别地设计以一种有效的方法获得上述功能。
本发明的另一个目的是提供一种熔炉高温计，这熔炉高温计被特别地设计以传感中红外射线的强度(它是由碳化氢或者包括煤，天然气，石油，有机物质或者其它燃料的含碳燃料，通过燃烧产生的一种或多种特定的气体成份的特性)。
本发明的再一个目的是提供一种高温计，这种高温计设计简单，结构坚固，而且制造较经济。
表现出本发明的特征的新产品的各种特点在附加的权利要求项中被指出，并形成本次揭示内容的一部分。为了更好地理解本发明，它的工作优点以及通过对它的使用而得到的特定的目的，应参考附图和对较佳实施例进行了举例说明的描述性的内容。


图1是一个简图，示出本发明和现有技术相比的位置和它的视场；图2是画出了在已知高温计中的误差和本发明的误差进行比较，对不同混合的煤合成物的温度中的不确定度的图示；图3是根据本发明的高温计的外壳部分的水平剖视图；图4是本发明的高温计的垂直剖视图；图5是取自图4的区域5的被放大的垂直剖视图；图6是本发明的安装在熔锅壁中的侧视图，并附带有典型的尺寸；图7是本发明的高温计的后背视图；及图8是本发明的取去它们的外壳后的电路元件图。
本发明的高温计(由图1中的10标出)是小型，更具节约成本，并且直接测量实际的熔炉气体温度，而不是夹带的飞灰温度的仪器，这一点是图1中11和13所示的现有技术的高温计的情况。还有如图1中所示，熔炉和对流通道气体温度的直接测量和通过现有技术高温计11获得的飞灰测量相比更有效地深入到锅炉内部。另外，本发明测量的深度比现有技术高温计13要浅，并取决于锅炉的范围，这样避免了和现有技术的高温计13联系的不希望有的温度测量的壁效应。用本发明的直接气体温度测量还提供锅炉净化效果的直接证据。不适当的净化引起锅炉结渣，对流通道堵塞以及增加的NOx发射。本发明的高温计通过在锅炉中简单地通过锅炉中的任一有效观测端口对准它的透镜来对气体温度进行测量。
测量气体温度而不是飞灰温度的优点在图中是显然的，图2对混合煤将温度测量中的误差进行比较，从100％东方煤(在现有技术高温计中有从高于实际的大约50到大约250F的误差)到100％的西方煤(有大约-50到-250F的误差)。这一点和本发明的不确定度(对相同的煤的成份在大约+/-50F之间变化)进行比较。
在图1中还示出，通过为已知存在的气体的特定的IR波长构造和校准，本发明具有一个测量深度，为锅炉中大约40到100英尺。
选择本发明特别灵敏的波长是本发明的一个重要方面。
可以穿过气体的波长会导致相对壁的温度的测量。另一方面，不能穿过气体的波长会导致近壁处气体温度的测量。要求的波长是使气体对它半透明的。
在数字上，透过热气体中的传递的T可以写为T(y)＝e-k(y)(H2O)x其中k(y) 是光谱吸收系数[H2O]是H2O的浓度x是路径的长度要求的波长将是一种对x≥到远壁的距离，T基本上为零，而对x≤2英尺，T接近1的值。
图3-8描述了本发明的结构。
本发明利用一种和已知的IR照相机一起使用的穿过透镜高温计(THROUGH-THE-LENS-PYROMETER)(TLP)电路12，还使用很多监视器系统中装有(CARRY-OVER-MONITOR-SYSTEM)的小型的，凹凸不平的硬件。CMS透镜管14用于安装检测器(光度计)电路12，物镜16(图5)，和IR带通滤光器18的安装。CMS空气套管(由内部和外部同心管22，24构成)提供一装置，以冷却内部的透镜管组件并吸入物镜16。
由外部管子24形成的套管在具有一个孔径28的金属罩26处终止。冷却气体由图3中所示的配件29提供，并且冷却气体在内部和外部管子22，24之间流通到金属罩26的内部。
如图5中所示，通常由标号30指出的高温计光度头还包含蓝宝石窗状开口32，透镜护圈34，透镜外壳36，垫圈38，O形密封圈39，滤光片架40和锗光电二极管式的光辐射探测器42。
将透镜管14和空气套管安装在一个小型水密的电子罩44的前面，这个电子罩容纳另外的电路，该电路提供温度换算和DC电源。该罩还容纳数字显示46和模拟输出连接器48，它们都安装在后面板43上。120/240VAC，50/60HZ的电源经水密电缆50穿过罩的后面板输入。后面板43还装有一个模拟温度计45，它用于监视罩的温度(该温度必须低于130F)。
用于本发明的电路分为基本部分，并且安装在三个分开的电路板上光度计电路在电路板12上；换算电路在电路板52上；还有电源电路在电路板54上。
光度计电路12(TLP检测电路的过渡(adaptation))由锗光电二极管42和传统的互阻抗放大电路组成。为校准零点设置偏移调整，并为满刻度校准设置可调增益级，它们都在电路板12上。一125秒积分器将测量的闪变消除，且如果是特殊应用的需要，为应用的特殊校准即场校准，允许有发射率调整级。电路12通过电缆55连接到板52中的电路上。
换算电路板52由换算电路和模拟输出电路一起组成。
换算电路将光度计的电路的输出转换成等同的温度信号给数字显示46和模拟输出电路。这些信号沿电缆56传送。换算电路还有一固有的自动校准性能(它消除了对精密调谐调整的需要，并且补偿了周围温度在工作期间的变动)。在工作中每76秒行使一次自动校准。
也在电路板52上的模拟输出电路由一个绝缘的电压到电流(V/I)转换器(提供4到20毫安的模拟输出信号和1500伏特的绝缘性能)构成。V/I转换器的输出有一内部的绝缘的24VDC电源用于自行供电的独立工作；或者它可以在任何的环形电源系统中连接。在输出接口为每一个选择设置了分开插脚。两种输出选择都由一公共的浪涌抑制器和保险丝保护着。
电源电路54提供了必须的功率转换和绝缘给所有其它的电路，并通过电缆57连接到板52。内部的保险丝提供短路保护，而内部电源滤波器抑制输入和输出馈送的电磁干扰(EMI)。电源电路板上的跳接线提供对120或者240 VAC 50/60HZ输入电源的选择。这些是插头式跳接线，最初为120 VAC 50/60 HZ而配置，当可以容易地为240VAC 50/60 HZ工作而配置。
数字显示46是一0到2VDC(1.9999伏特)，具有后照明的4 1/2数字LCD面板仪表。只使用这些数字中的四个而使小数点无效。
冷却罩44是用带有部件62的涡旋冷却设备的压缩空气进行冷却，冷室气入口为64出口为66。在68提供空气。
如图6详示，本发明的高温计10可以沿杆70插入和取回，并通过安装螺钉72固定在适当的位置。管子14通过防热层74连接，并且管子14的超过防热层的一部分延伸穿过具有密封金属板78的安装盘76。管子延伸进管套80该管套包围带有罩盖26的管子部分，管套80延伸进炉壁84中的壁部分82。壁中的热传递管子通过管子86表示，并且在两个邻近的管子之间设置了82部分。
参看图8，具有锗光电二极管的光度计电路有一个传统的跨阻抗放大电路90，该电路决定动态测试的范围，一个用于在运算放大器(opamp)94处满刻度校准的可调增益级，一个用于运算放大器92处最小刻度调整的偏移可调级，一个积分器，该积分器(在运算放大器96处)克服测量颤动的总共为125秒的稳定时间和在运算放大器96处用于场校准的发射率调整级。
增益98和偏置100调整提供了一个装置，以根据黑体校准(温度)源校准光度计电路。
如果必要的话，发射率调整提供一个装置，用于应用特殊场调整，它会被安装在换算/输出电路板上的115。
该电路板上另外的支持电路由具有可调温度设置运算放大器的电热调节器(RT)控制光电二极管加热器(HTR)和为发射率的场调整提供校准参考电压的模拟开关99。
一个固定的电阻器可以被一个用于光电二极管加热器的可调温度设置电位计101来代替。
换算电路52由一个模拟/数字转换器(ADC)107，一个可编程的只读存储器(PROM)104，一个数字/模拟转换器(DAC)102和时钟/定时支持电路构成。ADC使来自光度计板的0到10伏特的强度信号到数字化，并进入唯一的PROM地址。每一个PROM地址区域包含和每一个数字化的强度相应的预定的数字温度伏特值。随后，DAC将在PROM地址处的数字温度值转换回代表温度的0到5伏特模拟信号。
为换算电路(AD677)而选出的特别的ADC具有一个内部的自动校准特征，其特征在于消除了对精细调谐的调整的需要，并且还补偿了在工作中周围的温度漂移。由于到ADC的输入信号增加的分辨率大约为每比特150毫伏(相应于在刻度较低端大约10F的变化)，这个特性对消除在测量范围的较低端的过度测量漂移是必须的。在工作中自动调整每76秒实行一次。
应该注意ADC输出码是输入信号的双极性的二的补码。为了容纳该数据形式，来自光度计板的0到10VDC强度信号通过运算放大器109和参考电压122被转换为-5到+5VDC双极输入信号。还有，由于ADC输出是16比特串行形式，故使用两个8比特的移位寄存器108，为PROM将ADC输出转换为并行形式。随后通过用NAND门转换最高有效位，将来自移位寄存器的两个补码输出码转换为用于PROM地址的偏移二进制码。
由DAC将来自PROM的8比特的并行数据输出转换为0到2毫安的输出信号。随后由运算放大器106将DAC输出信号转换为0到5VDC的信号。
时钟/定时电路提供所有必要的信号以开始ADC转换，从PROM读出数据，将数据写入DAC以及自动校准ADC。基本的时钟电路是一个使用NAND-门110提供大约900KHZ CLK信号到ADC，还提供到另外的定时电路，用于在工作中进行ADC数据取样(SAMP)，PROM输出启动(OE)，和DAC写入(WR)，ADC自动校准(CAL)，-和DAC禁止的R/C张弛振荡器。这些另外的定时功能通过二进制计数分频器112，114和单稳态多谐振荡器脉冲形成电路111，113获得。
区域脉冲是10.6微秒脉冲(在一144微秒周期)(大致7KSP取样速率)，它通过用128和二进制计数器144以及单稳态多协振动器113对CLK信号进行分裂而产生。ADC在每一个取样脉冲(SAMP)的下降端对输入信号进行取样。取样速度大约是ADC最小取样速度的七倍，这样保证了在样品之间不发生过度的ADC下降。在取样脉冲期间，到ADC的CLK信号由NAND-门关闭(gated off)，以防止输入到ADC的CLK的数字贯穿噪声。ADC需要大约19微秒以完成一个转换。
更新信号是一个在一个18.4毫秒的周期中(大约每秒54次)1.2微秒的脉冲，这个信号通过用二进制计数器114和单稳态多谐振荡器113将CLK信号大致分成16,000而产生。这个脉冲是负值(negative true)，并在前(后)沿上触发PROM去读来自ADC的地址；PROM的输出数据大约200毫微秒之后是有效的。同一脉冲的下降(上升)沿触发DAC从PROM锁存输出数据。随后，DAC输出在大约100毫微秒之后更新到新的数据。这导致了每秒对模拟输出和数据显示更新大约54次。在运算放大器109处的积分器(建立时间大约为3秒)将DAC输出信号校平为模拟输出和显示。
ADC CAL信号是一个大约76秒时间间隔的10.2微秒的脉冲，由二进制计数器114和112以及单稳态多谐振荡器111通过将CLK信号67,000,000分频而产生。ADC的自动校准需要大约96毫秒。在自动校准CALDIS信号的开始，一个127毫秒的脉冲(由单稳态多谐振荡器U14B产生)禁止取样和更新脉冲以及DAC片启动(CE)，这样在校准中以及紧接其后的校准期间防止发生错误的数据。
一个绝缘的电压到电流(V/I)转换器116(具有1500伏特的绝缘性能)将来自DAC和运算放大器106的0到5VDC的信号转换到4到20毫安的模拟输出信号。V/I转换器输出具有一个绝缘的24VDC电源用于自供电，独立工作，或者它可以直接地连接到一个环形供电系统。在模拟输出接口对每一个选项都提供有分开的插脚。两种输出选项都由一个公共的浪涌抑制器(MOV1)和保险丝222保护着。
电源电路54由三个分开的电源构成+5 VDC逻辑电源，+/-15 VDC和+/-12 VDC模拟电源，以及+24 VDC模拟输出电源。逻辑电源和模拟电源共用一个公共的降压变压器200和信号地电位(COM)。模拟输出电源具有独自的降压变压器202，并且和逻辑以及模拟信号地电位是绝缘的，以为模拟输出V/I转换器提供适当的绝缘。
一个公共的2安培，250伏特的保险丝203为两个变压器提供短路保护。两个降压器的初级线圈连接到一个公共的跳接电路，以提供120或者240VAC50/60输入电源的选择。这些跳接器最初为120VAC50/60HZ而配置，并且可移到240VAC 50/60HZ的电源。在输入电源接口(变压器的初级线圈)设置了公共的输入线路滤波器204，以抑制输入和输出传导的电磁干扰(EMI)。
逻辑和模拟电源由双重绕组20 VA降压变压器(14A-20-515)供电，特别为+5VDC和+/-15 VDC电源所设计。传统的桥式整流器205和滤波器电容在205提供未稳压的DC给每一个稳压器206。稳压器提供必须的线路/负载稳压，在+/-5％的需求下维持输出电压。
除了模拟电路的+/-15 VDC模拟电源，ADC需要+/-12VDC。该电源是通过经串联的齐纳二极管来自+/-15 VDC的。这些齐纳二极管以另外的负载电阻器进行偏置，以提供+/-12.08的VDC 12mA的ADC的负载。
+24VDC模拟输出电源由个别的2.5VA变压器(14A-2.5-20)供电。变压器有两个10VAC串联的次级线圈以提供20 VAC。一个传统的桥式整流器和滤波器电容器提供28伏特未稳压的但经滤波的DC。由于标准的+/-10％线电压变化可以使这个电源输出超过V/I转换器的30 VDC最大额定值，故使用一组齐纳二极管和附加偏置电阻器将输出降低到最大为28.22 VDC。
数据显示46是一个0到2VDC(1.9999伏特)，4 1/2数字Simpson式M145LCD面板仪表，并且有后照明。只使用数字中的四个，而且小数点无效。设置在换算/输出电路板上的一个精密电压分配器将来自运算放大器106的0到5VDC输出信号重新分离为以华氏度(°F)直接显示温度所需要的每度0.1毫伏。
虽然对本发明的一个特殊实施例进行了详细的图示和描述，以解释本发明的原理的应用，可以理解本发明可以在不背离这些原理的条件下用另外方式具体化。
权利要求
1.一种用于在熔炉中测量温度的高温计，其特征在于包含支持装置，所述支持装置用于支持在用于沿视线观看熔炉的内部的一端口中的光学探头，所述光学探头将红外射线转换为电信号；光度计电路，所述光度计电路连接到所述光学探头，用于处理电信号；换算电路，所述换算电路连接到光度计电路，用于对电信号进行换算；输出电路，所述输出电路连接到换算电路，用于接收经过换算的电信号并产生输出信号；输出装置，所述输出装置连接到所述输出电路，用于显示输出信号或者提供对应于输出信号的信息，或者将输出信号用作熔炉的控制信号；电源，所述电源连接到换算电路，用于给所述光度计，换算以及输出电路供电；及校准装置，所述校准装置在换算电路中用于校准电信号的换算，以使所述电信号对中红外线最为敏感，熔锅炉中至少一种气体成分对所述红外线是半透明的，用于测量至少一种气体成份的温度。
2.如权利要求1所述的高温计，其特征在于所述支持装置包含一个透镜管，所述透镜管具有一个延伸进熔炉端口的一端和相对的一端，连接到透镜管的所述相对的一端的外壳，和外壳中的至少一个电路板用于支持所述换算电路，输出电路和电源。
3.如权利要求2所述的高温计，其特征在于透镜管中包含一个电路板用于支持光度计电路。
4.如权利要求3所述的高温计，其特征在于包含在透镜管周围和透镜管进入熔炉端口的进口区域的防热层。
5.如权利要求1所述的高温计，其特征在于包含连接到支持装置的气体冷却装置，所述冷却装置用于冷却光学探头。
6.如权利要求2所述的高温计，其特征在于包含连接到外壳的气体冷却装置，所述冷却装置用于冷却外壳。
7.如权利要求6所述的高温计，其特征在于，透镜管包含中间具有气体空间的内部和外部管，所述冷却装置包含用于向内部和外部管之间的空间提供冷却气体用于冷却光学探头的装置。
8.如权利要求7所述的高温计，其特征在于包含一个具有一个孔径的罩，所述罩连接到透镜管在熔炉端口中的一端，所述罩用于当冷却气体离开透镜管时引导冷却气体退出透镜管。
9.如权利要求1所述的高温计，其特征在于用于对换算电路进行换算的装置包含用于对电信号进行换算的装置，使之对1.3和3.1微米之间的红外射线最敏感。
10.如权利要求9所述的高温计，其特征在于用于校准换算电路的所述装置对电信号进行换算，使其对在用于测量H2O的温度的大约1.38微米处的红外射线最为敏感。
11.如权利要求9所述的高温计，其特征在于所述校准装置对所述电信号进行换算，使其对在1.8和2.0微米之间的波长最敏感。
12.如权利要求9所述的高温计，其特征在于所述校准装置对所述电信号进行换算，使其对在3.3和3.1微米之间的波长最敏感。
13.如权利要求1所述的高温计，其特征在于所述光学探头包含透镜，所述透镜用于对来自熔炉的红外射线进行聚焦，用于使经聚焦的大约1.3和3.1微米波长之间的红外射线通过的IR带通滤光器，和用于接收经聚焦和滤光的辐射的光检测器。
14.如权利要求13所述的高温计，其特征在于所述光检测器包含一个锗光电二极管。
15.如权利要求1所述的高温计，其特征在于所述光学探头包含一个用于对来自熔炉的立体角大约3到8度的视线圆锥体的红外射线进行聚焦的透镜，用于使经过聚焦的红外射线通过的IR带通滤光器，以及用于接收经过聚焦和滤光的辐射的光检测器。
16.在熔炉中测量温度的一种方法，其特征在于将具有光学探头的光度计放置于熔炉中的端口，其中视线和熔炉中的气体通道交叉，所述熔炉包含多种气体成分；当气体通过所述视线时，接收来自所述气体的红外射线；将光学探头中的所述红外射线转换为电信号；及对光学信号进行换算，以使由红外射线产生的信号最大化，所述各气体成份对所述红外射线半透明。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，对包含在大约1.3到大约3.1微米的波长范围的红外射线的电信号进行换算。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，对包含大约1.38微米的红外波长的信号进行换算，以测出作为气体成分的H2O的温度。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于对在1.8到3.1之间的波长的电信号进行换算，以测量H2O，CO2的混合物，或者它们的混合物的温度。
全文摘要
本发明提供了一种高温计,用于在熔炉中测量温度,该高温计具有一个透镜管用于支持一个在熔炉中用于沿视线观看熔炉内部的光学探头。光学探头将红外射线转换为电信号。连接到光学探头的光度计电路对电信号进行处理,连接到光度计电路的换算电路对电信号进行换算。一个连接到换算电路的输出电路接收到经换算的电信号并为显示或者熔炉的控制产生输出信号。连接到换算电路的电源给光度计,换算电路和输出电路供电。
文档编号F23N5/08GK1186230SQ9710876
公开日1998年7月1日 申请日期1997年12月19日 优先权日1996年12月19日
发明者T·休斯顿·约翰, W·贝托尔德·约翰, E·莫斯卡·托马斯 申请人:巴布考克及威尔考克斯公司