一种连铸机钢包重量测量系统和测量方法与流程

文档序号:33713393发布日期:2023-04-01 01:52阅读:74来源:国知局
一种连铸机钢包重量测量系统和测量方法与流程

1.本发明涉及钢包重量测量的技术领域,尤其涉及一种连铸机钢包重量测量系统和测量方法。


背景技术:

2.现有连铸机钢包重量测量系统(量程可达200吨以上)是采用耐高温电阻式应变传感器进行测量。然而现有的电阻式应变传感器只能在250℃以下环境工作,正常情况下钢包温度传递到电阻式应变传感器的温度在200℃左右,1600℃左右钢水在浇注过程存在钢水外溢,电阻式应变传感器及信号导线经常被烧毁,另外电阻式应变传感器现场温度波动范围较大,测量数据需要进行温度补偿。现有测量方法无法克服高温对测量系统的影响。
3.近年来人们在光纤重量传感器应用研究方面取得一些成果,如利用光纤微弯引起光功率损耗变化,建立光损耗与应变的关系测量应变大小的方法来获得重量的数据;各种光纤光栅受到压力时,由于折射率和光纤长度的改变,光程就会随着变化,带来反射波长发生了改变δλ,通过测量反射波长位移量δλ的大小来获得重量的数据等方法。光纤具有耐高温、抗干扰能力强等特点,温度条件最差的光纤光栅传感器也可以在400℃以上环境中使用。
4.连铸机钢包重量量程大达百吨级别,环境条件差,温度波动范围波动大,常规光纤传感器难以应用到连铸机钢包重量测量中。光纤光栅测量中存在应变与温度交叉敏感问题,连铸机钢包重量测量环境难以克服温度变化带来的影响。
5.综上,针对连铸机钢包重量应用场景,存在现有测量系统无法克服高温带来的影响,以及常规的光纤传感器无法用于连铸机钢包重量测量的问题。


技术实现要素:

6.本发明提供了一种连铸机钢包重量测量系统和测量方法,以解决现有测量系统无法克服高温带来的影响,以及常规的光纤传感器无法用于连铸机钢包重量测量的问题。
7.根据本发明的一方面,提供了一种连铸机钢包重量测量系统,该连铸机钢包重量测量系统包括称重箱、测试光源、承载压头、光纤传感器、第一光电检测模块、测量控制模块、温度检测件和温度调节组件;
8.所述称重箱包括安装腔,所述光纤传感器设置在所述安装腔内;
9.所述测试光源用于输出光源;
10.所述光纤传感器包括传感器主体和光纤,所述光纤设置在所述传感器主体上且端部穿出所述安装腔;
11.所述第一光电检测模块的输入端与所述光纤穿出所述安装腔的端部连接,所述测量控制模块与所述第一光电检测模块的输出端电连接;
12.所述承载压头设置在所述称重箱上且用于承载钢包,所述传感器主体包括承压部,所述承压部用于将所述承载压头受到的压力传导至所述光纤;
13.所述温度检测件设置在所述安装腔内,用于检测所述安装腔的温度得到温度信号;
14.所述温度调节组件用于调节所述安装腔内温度;
15.所述测量控制模块与所述温度检测件和所述温度调节组件均电连接,用于基于所述温度信号驱动所述温度调节组件运转,以使所述安装腔内温度处于预设温度范围。
16.在本发明的可选实施例中,所述传感器主体包括第一弹性体和第二弹性体,所述第一弹性体的上表面刻蚀有多条用于容纳所述光纤的第一半道,所述第二弹性体的下表面刻蚀有多条用于容纳所述光纤的第二半道,所述第一半道和所述第二半道用于在所述第一弹性体的上表面和所述第二弹性体的下表面连接时形成凹道,所述凹道内涂抹有耐高温粘合剂;
17.所述光纤沿迂回状往复延伸并穿设于多条所述凹道内。
18.在本发明的可选实施例中,所述第二弹性体上端设有导向槽,所述光纤传感器还包括传感器压头,所述传感器压头的下端插入所述导向槽,所述传感器压头的上端形成所述承压部,所述承载压头的下端与所述承压部接触;
19.和/或,所述光纤传感器还包括光纤保护套,所述光纤保护套覆盖所述传感器主体两侧由所述凹道露出的所述光纤。
20.在本发明的可选实施例中,所述称重箱设有连通所述安装腔的进气孔和出气孔,所述出气孔连接有出气管;
21.所述温度调节组件包括抽气泵,所述抽气泵与所述出气管连接;
22.所述连铸机钢包重量测量系统还包括保护管,所述保护管的一端与所述传感器主体连接,所述光纤穿出所述传感器主体的端部穿设于所述保护管内,所述保护管另一端通过所述出气孔穿入出气管。
23.在本发明的可选实施例中,所述连铸机钢包重量测量系统还包括第二光电检测模块和光源控制模块;
24.所述第二光电检测模块用于检测所述测试光源的光源输出亮度;
25.所述光源控制模块用于基于所述光源输出亮度控制所述测试光源的光源输出,以使所述光源输出亮度处于预设亮度范围。
26.在本发明的可选实施例中,所述连铸机钢包重量测量系统还包括光开关组件;
27.所述光纤传感器的数量为多个,多个所述光纤传感器分为两组,两组所述光纤传感器分别用于检测连铸机两臂钢包,所述光开关组件用于控制所述第一光电检测模块对其中一组所述光纤传感器进行检测。
28.根据本发明的另一方面,提供了一种连铸机钢包重量测量方法,该连铸机钢包重量测量方法应用于本发明任一实施例所述的连铸机钢包重量测量系统,所述连铸机钢包重量测量方法包括:
29.建立损耗光强和钢包重量的对应关系;
30.获取测试光源的输出光强;
31.获取第一光电检测模块检测得到的当前光强;
32.基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强;
33.基于所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量。
34.在本发明的可选实施例中,所述基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强之前,还包括:
35.建立损耗光强的温度漂移修正关系;
36.相应的,所述基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强之后,还包括:
37.获取当前温度;
38.基于所述当前温度和所述温度漂移修正关系修正所述当前损耗光强;
39.相应的,所述基于所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量,包括:
40.基于修正后的所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量。
41.在本发明的可选实施例中,所述建立光纤传感器的温度漂移修正关系,包括:
42.将光纤传感器放置于恒温箱;
43.控制测试光源输出预设强度的输出光强;
44.获取第一光电检测模块检测得到的当前光强;
45.按预设规律递增测试温度;
46.选取多个不同测试温度作为温度测试点;
47.基于所述温度测试点的所述输出光强和所述当前光强的偏差情况确定当前测试温度下的光损耗漂移量;
48.将所述当前测试温度和当前测试温度下的光损耗漂移量相关联形成所述光纤传感器的温度漂移修正关系。
49.在本发明的可选实施例中,所述建立损耗光强和钢包重量的对应关系,包括:
50.按预设规则基于多个重量测量点划分多个连续的重量测试范围,多个所述重量测试点包括零点;
51.控制测试光源输出预设强度的输出光强;
52.获取承载压头空置时的第一光电检测模块检测得到的当前光强;
53.控制测量控制模块的重量输出值为零;
54.基于所述当前光强和所述输出光强的差值确定所述承载压头空置时的损耗光强;
55.获取所述承载压头放置与零点相邻的所述重量测试点对应重量值的测试物时,第一光电检测模块检测得到的所述当前光强;
56.基于零点和所述当前重量测试点的所述当前光强的差值确定所述承载压头承载所述当前重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强;
57.基于所述承载压头空置和所述承载压头承载所述当前重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强,确定零点至相邻的重量测试点的所述重量测试范围内的损耗光强和钢包重量的对应关系;
58.获取所述承载压头放置与所述当前重量测试点相邻的所述下一重量测试点对应重量值的测试物时,所述第一光电检测模块检测得到所述下一重量测试点的所述当前光强;
59.基于所述下一重量测试点和所述当前重量测试点的所述当前光强的差值,确定所述承载压头承载所述下一重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强;
60.基于所述承载压头承载所述当前重量测试点和下一重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强确定所述当前重量测试点至下一重量测试点的所述重量测试范围内的
损耗光强和钢包重量的对应关系;
61.依次类推,从零点开始依次确定所有重量测试点的损耗光强,并确定相邻两个重量测试点所构成的重量测试范围内损耗光强和钢包重量的对应关系,直至确定所有重量测试范围内损耗光强和钢包重量的对应关系。
62.本发明实施例的技术方案,通过设置光纤传感器和承载压头,在测量称重时只需将钢包放置在承载压头上,传感器主体上的承压部会将所述承载压头受到的压力传导至所述光纤,当光纤受到压力时,会引起光功率损耗变化,受到的压力不同,光损耗的大小也不同。通过第一光电检测模块检测光纤受到压力后输出的光强,测试控制模块通过将光纤受到压力后输出的光强与测试光源输出的初始光强进行对比,便可以得到光损耗情况,进而得到钢包重量。通过将光纤传感器设置在称重箱内部,能够防止钢水外溢烧毁光纤传感器,能够较好的保护光纤传感器和相关线路,克服高温环境、钢渣等的影响,同时光纤具有耐高温、抗干扰能力强等特点,能够在高温环境中使用。通过设置温度检测件和温度调节组件,测试控制模块能够根据温度检测件检测到的温度高低,通过温度调节组件调节安装腔内的温度,能够达到称重箱温度的恒定控制,从而能够防止现场温度波动范围大、测试数据偏差情况较大、常规的光纤传感器无法用于连铸机钢包重量测量的情况发生。解决了现有测量系统无法克服高温带来的影响,以及常规的光纤传感器无法用于连铸机钢包重量测量的问题。
63.应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
64.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
65.图1为本发明实施例一提供的一种连铸机钢包重量测量系统的结构示意图;
66.图2为本发明实施例一提供的一种连铸机钢包重量测量系统的电路框图;
67.图3是本发明实施例一提供的一种第一弹性体的正视图;
68.图4是图3中第一弹性体的俯视图;
69.图5是本发明实施例一提供的一种第二弹性体的仰视图;
70.图6是图5中第二弹性体的正视图;
71.图7是本发明实施例一提供的一种光纤放置于第一弹性体上的放置示意图;
72.图8是本发明实施例一提供的一种第一弹性体和第二弹性体的连接结构示意图;
73.图9是本发明实施例一提供的一种光纤传感器的部分剖视图;
74.图10是本发明实施例一提供的一种保护管和出气管的连接结构示意图;
75.图11为本发明实施例一提供的另一种连铸机钢包重量测量系统的电路框图;
76.图12为本发明实施例一提供的另一种连铸机钢包重量测量系统的电路框图;
77.图13为本发明实施例二提供的一种连铸机钢包重量测量方法的流程图;
78.图14为本发明实施例三提供的一种连铸机钢包重量测量方法的流程图;
79.图15为图14中步骤建立光纤传感器的温度漂移修正关系的流程图;
80.图16为图14中步骤建立损耗光强和钢包重量的对应关系的流程图。
81.其中:1、称重箱;101、安装腔;102、进气孔;103、出气孔;104、出气管;1041、主路;1042、第一支路;1043、第二支路;2、测试光源;3、承载压头;4、光纤传感器;41、传感器主体;411、第一弹性体;412、第二弹性体;42、光纤;43、第一半道;44、导向槽;45、光纤保护套;46、传感器压头;47、保护管;48、第二半道;5、第一光电检测模块;6、测量控制模块;7、温度检测件;8、温度调节组件;81、抽气泵;9、第二光电检测模块;10、光源控制模块;11、光开关组件;111、第一光开关;112、第二光开关。
具体实施方式
82.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
83.需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
84.实施例一
85.图1为本发明实施例一提供的一种连铸机钢包重量测量系统的结构示意图,图2为本发明实施例一提供的一种连铸机钢包重量测量系统的电路框图,如图1和图2所示,该连铸机钢包重量测量系统包括称重箱1、测试光源2、承载压头3、光纤传感器4、第一光电检测模块5、测量控制模块6、温度检测件7和温度调节组件8。
86.称重箱1包括安装腔101,光纤传感器4设置在安装腔101内,其中,安装腔101为封闭的腔,可在称重箱1内部、光纤传感器4的周边做密封隔断,形成安装腔101。
87.测试光源2用于输出光源;其中,测试光源2指能够输出亮度的光源,在一个具体的实施例中,可为led光源。
88.光纤传感器4包括传感器主体41和光纤42,光纤42设置在传感器主体41上且端部穿出安装腔101。承载压头3设置在称重箱1上且用于承载钢包,传感器主体41包括承压部,承压部用于将承载压头3受到的压力传导至光纤42。其中,传感器主体41是指光纤传感器4的主要部分,承载压头3是指用于承载钢包的部件,称重时可将钢包放置在承载压头3上。承载压头3的下端可穿入称重箱1与承压部接触,从而便能够将承载压头3受到的压头传导至承压部。由于光纤42设置在传感器主体41上,所以承载压头3受到的压力能够通过承压部传导至光纤42。当光纤42受到压力时,会引起光功率损耗变化,受到的压力不同,光损耗的大小也不同。
89.第一光电检测模块5的输入端与光纤42穿出安装腔101的端部连接,测量控制模块6与第一光电检测模块5的输出端电连接。其中,第一光电检测模块5是指能够检测到光学信号的模块,其能够检测到光纤42的光强,测试控制模块是指能够进行逻辑控制的功能模块,测试控制模块通过将光纤42受到压力后输出的光强与测试光源2输出的初始光强进行对比,便可以得到光损耗情况,进而得到钢包重量。
90.温度检测件7设置在安装腔101内,用于检测安装腔101的温度得到温度信号;温度调节组件8用于调节安装腔101内温度;测量控制模块6与温度检测件7和温度调节组件8均电连接,用于基于温度信号驱动温度调节组件8运转,以使安装腔101内温度处于预设温度范围。
91.其中,温度检测件7是指能够检测到温度的部件,在一个具体的实施例中,温度检测件7为温度传感器和测温热电偶中的至少一种。温度调节组件8是指能够调节安装腔101内的温度的组件,预设温度范围是指提前预设的安装腔101内应该处于的恒温范围。测试控制模块根据温度检测件7检测到的温度高低,通过温度调节组件8调节安装腔101内的温度,能够达到称重箱1温度的恒定控制。
92.上述方案,通过设置光纤传感器4和承载压头3,在测量称重时只需将钢包放置在承载压头3上,传感器主体41上的承压部会将承载压头3受到的压力传导至光纤42,当光纤42受到压力时,会引起光功率损耗变化,受到的压力不同,光损耗的大小也不同。通过第一光电检测模块5检测光纤42受到压力后输出的光强,测试控制模块通过将光纤42受到压力后输出的光强与测试光源2输出的初始光强进行对比,便可以得到光损耗情况,进而得到钢包重量。通过将光纤传感器4设置在称重箱1内部,能够防止钢水外溢烧毁光纤传感器4,能够较好的保护光纤传感器4和相关线路,克服高温环境、钢渣等的影响,同时光纤42具有耐高温、抗干扰能力强等特点,能够在高温环境中使用。通过设置温度检测件7和温度调节组件8,测试控制模块能够根据温度检测件7检测到的温度高低,通过温度调节组件8调节安装腔101内的温度,能够达到称重箱1温度的恒定控制,从而能够防止现场温度波动范围大、测试数据偏差情况较大、常规的光纤传感器4无法用于连铸机钢包重量测量的情况发生。解决了现有测量系统无法克服高温带来的影响,以及常规的光纤传感器4无法用于连铸机钢包重量测量的问题。
93.在本发明的可选实施例中,如图1所示,传感器主体41包括第一弹性体411和第二弹性体412,如图3和图4所示,第一弹性体411的上表面刻蚀有多条用于容纳光纤42的第一半道43,如图5和图6所示,第二弹性体412的下表面刻蚀有多条用于容纳光纤42的第二半道48,第一半道43和第二半道48用于在第一弹性体411的上表面和第二弹性体412的下表面连接时形成凹道,凹道内涂抹有耐高温粘合剂;如图7和图8所示,光纤42沿迂回状往复延伸并穿设于多条凹道内。
94.其中,第一弹性体411和第二弹性体412连接形成传感器主体41,第一弹性体411的上表面可涂抹有少许耐高温粘合剂,然后覆盖上第二弹性体412的下表面,便可实现第一弹性体411和第二弹性体412的连接。光纤42沿迂回状往复延伸并穿设于多条凹道内是指光纤42先从一个凹道的一端穿设至另一端,然后在从下一个凹道的另一端穿设至一端,循环往复,直至穿设完所有的凹道。在具体安装时,可在第一弹性体411和第二弹性体412未连接时,在第一半道43和第二半道48内均涂抹少许耐高温粘合剂,然后将光纤42沿迂回状往复
延伸并穿设于多条第一半道43内,最后将第一弹性体411的上表面和第二弹性体412的下表面连接,此时第一半道43和第二半道48形成凹道,光纤42便会处于凹道内。通过使传感器主体41包括第一弹性体411和第二弹性体412,由于第一弹性体411和第二弹性体412均具有弹性,所以可实现较好的弹性挠度,第一半道43和第二半道48又使得传感器主体41有良好的超载限位作用,同时凹道的数量有多个,光纤42布置于于凹道内既能够避免光纤42受力破坏,又能够增加光纤42形变的长度和形变量,提高测量灵敏度。
95.在上述实施例的基础上,如图1和图8所示,第二弹性体412上端设有导向槽44,光纤传感器4还包括传感器压头46,传感器压头46的下端插入导向槽44,传感器压头46的上端形成承压部,承载压头3的下端与承压部接触。其中,传感器压头46的形状与导向槽44的形状相匹配,导向槽44能够对传感器压头46起到导向作用,使得能够较为精准的将压力传导至光纤42。
96.在上述实施例的基础上,如图9所示,光纤传感器4还包括光纤42保护套,光纤42保护套覆盖传感器主体41两侧由凹道露出的光纤42。其中,由于光纤42是沿迂回状往复延伸并穿设于多条凹道内,所以在由一条凹道的尽头穿设于相邻另一条凹道内时,光纤42会有部分露出凹道,通过设置光纤42保护套覆盖传感器主体41两侧由凹道露出的光纤42,能够对光纤42起到保护作用。在一个具体的实施例中,光纤42保护套内填充耐高温的石棉等保护材料,能够更好保护光纤42。
97.在本发明的可选实施例中,如图1和图10所示,称重箱1设有连通安装腔101的进气孔102和出气孔103,出气孔103连接有出气管104;温度调节组件8包括抽气泵81,抽气泵81与出气管104连接。其中,抽气泵81能够使得外界冷空气从进气孔102进入安装腔101内部然后安装腔101内的热空气会由出气管104排出,抽气泵81的运转速度不同,安装腔101内外的空气交换效率便会不同,从而能够实现对安装腔101内温度的控制。
98.在上述实施例的基础上,连铸机钢包重量测量系统还包括保护管47,保护管47的一端与传感器主体41连接,光纤42穿出传感器主体41的端部穿设于保护管47内,保护管47另一端通过出气孔103穿入出气管104。其中,由于保护管47套设在光纤42穿出传感器主体41的端部外,所以能够对光纤42起到保护作用。
99.在一个具体的实施例中,出气管104包括主路1041、第一支路1042和第二支路1043,主路1041的一端与第一支路1042和第二支路1043均连通,主路1041的另一端与出气孔103连接,保护管47通过主路1041从第一支路1042穿出,抽气泵81设置在第二支路1043上。从而能够实现保护管47和出气管104的分离。
100.在本发明的可选实施例中,如图2所示,连铸机钢包重量测量系统还包括第二光电检测模块9和光源控制模块10。第二光电检测模块9用于检测测试光源2的光源输出亮度。光源控制模块10用于基于光源输出亮度控制测试光源2的光源输出,以使光源输出亮度处于预设亮度范围。
101.其中,第二光电检测模块9是指能够检测到测试光源2的光源输出亮度的模块,光源控制模块10是指能够控制测试光源2输出的亮度的模块,由于测试光源2的光源输出亮度不稳定时,可能会对测量结果造成影响,通过第二光电检测模块9实时监测测试光源2的亮度输出变化情况,调整光源控制模块10使得光源输出亮度保持恒定,获得稳定光源。此举能够提高重量测量的准确性,获得较好的测量重复性。
102.在本发明的可选实施例中,光纤传感器4的数量为多个,多个光纤传感器4为并联或串联,承载压头3的数量与光纤传感器4数量相同,且与光纤传感器4一一对应连接。例如在一个具体的实施例中,光纤传感器4的数量为四个,四个光纤传感器4对应连接的四个承载压头3可分别用于承载钢包的四角,由于钢包体积通常较大,通过设置四个光纤传感器4和四个承载压头3,能够更好的对钢包的重量进行测量。示例性的,四个传感器串联后与第一光电检测模块5电连接。在另一个具体的实施例中,如图11所示,四个光纤传感器4并联,第一光电检测模块5的数量也为四个,每个光纤传感器4在其的并联支路连接一个第一光电检测模块5。在实际应用中,可根据使用需求串联或者并联光纤传感器4以及选择光纤传感器4的数量,在此不做具体限定。
103.在本发明的可选实施例中,如图12所示,连铸机钢包重量测量系统还包括光开关组件11;光纤传感器4的数量为多个,多个光纤传感器4分为两组,两组光纤传感器4分别用于检测连铸机两臂钢包,光开关组件11用于控制第一光电检测模块5对其中一组光纤传感器4进行检测。
104.其中,每组的光纤传感器4的数量不限,在一个具体的实施例中,每组光纤传感器4的数量为四个。光开关组件11是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作的组件,通过光开关对两组光纤传感器4的切换,能够使第一光电检测模块5对任一组光纤传感器4进行检测。在具体使用时,两组光纤传感器4可分别用于对连铸机两臂钢包进行检测,通过设置光开关组件11,能够实现连铸机两个旋转臂的钢包的重量检测的输出信号的转换。从而无需设置两套测量系统,便可以不间断的对连铸机两臂钢包进行测量。
105.在一个具体的实施例中,当连铸机钢包重量测量系统还包括测试光源2、第二光电检测模块9和光源控制模块10时,光开关组件11包括第一光开关111和第二光开关112,两组光纤传感器4并联,每组的光纤传感器4串联,第一光开关111的输入端与测试光源2连接,第一光开关111的第一输出端和第二输出端分别与两组光纤传感器4的输入端电连接,两组光纤传感器4的输出端分别与第二光开关112的第一输入端和第二输入端电连接,第二光开关112的输出端与第一光电检测模块5电连接,测试控制模块与第一光开关111和第二光开关112的控制端均电连接。将两组光纤传感器4分为第一组和第二组,当需要启用第一组时,测试控制模块发送控制信号给第一光开关111和第二光开关112,此时第一光开关111使得测试光源2的光信号输出至第一组光纤传感器4,第二光开关112使得第一组光纤传感器4输出的光信号传输至第一光电检测模块5,实现连铸机一个旋转臂的钢包的检测。当需要启用第二组时,测试控制模块发送控制信号给第一光开关111和第二光开关112,此时第一光开关111使得测试光源2的光信号输出至第二组光纤传感器4,第二光开关112使得第二组光纤传感器4输出的光信号传输至第一光电检测模块5,实现连铸机另一个旋转臂的钢包的检测。此外,通过光开关组件11进行信号切换,比起现有的采用集流环传输器有更高的可靠性能。
106.实施例二
107.图13为本发明实施例二提供的一种连铸机钢包重量测量方法的流程图,该连铸机钢包重量测量方法应用于本发明任一实施例所述的连铸机钢包重量测量系统,如图13所示,所述连铸机钢包重量测量方法包括:
108.s110、建立损耗光强和钢包重量的对应关系。
109.其中,损耗光强即为光纤承受钢包压力后的光功率损耗,当光纤受到压力时,会引
起光功率损耗变化,受到的压力不同,光损耗的大小也不同。因此,损耗光强与钢包重量存在对应关系,可通过测试提前建立损耗光强和钢包重量的对应关系。
110.s120、获取测试光源的输出光强。
111.其中,测试光源即为测量钢包重量时对光纤输出光的光源,输出光强即为测试光源输出的光亮度。
112.s130、获取第一光电检测模块检测得到的当前光强。
113.其中,当前光强即为光纤承受钢包压力产生光损耗后输出的光强。
114.s140、基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强。
115.其中,当前损耗光强即为所述输出光强和所述当前光强的差值,通过所述输出光强减去所述当前光强便可得到当前损耗光强。
116.s150、基于所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量。
117.其中,由于对应关系是损耗光强和钢包重量的对应关系,所以根据当前损耗光强和对应关系,能够得到当前损耗光强所对应的当前钢包重量,实现对钢包重量的测量。
118.上述方案,通过建立损耗光强和钢包重量的对应关系,获取测试光源的输出光强,然后获取第一光电检测模块检测得到的当前光强,然后基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强,最后基于所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量,能够方便的实现对钢包重量的测量,解决现有测量系统无法克服高温带来的影响,以及常规的光纤传感器无法用于连铸机钢包重量测量的问题。
119.实施例三
120.图14为本发明实施例三提供的一种连铸机钢包重量测量方法的流程图,本实施例是对实施例二进行改进,可选的,所述基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强之前,还包括:建立损耗光强的温度漂移修正关系。相应的,所述基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强之后,包括:获取当前温度;基于所述当前温度和所述温度漂移修正关系修正所述当前损耗光强;相应的,所述基于所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量,包括:基于修正后的所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量,基于此,如图14所示,该方法包括:
121.s210、建立损耗光强和钢包重量的对应关系。
122.s220、建立损耗光强的温度漂移修正关系。
123.其中,不同温度下,损耗光强的数值可能会有偏差,温度漂移修正关系是指温度和损耗光强修正量的对应关系,即不同温度下对应的损耗光强修正量不同。
124.s230、获取测试光源的输出光强。
125.s240、获取第一光电检测模块检测得到的当前光强。
126.s250、基于所述当前光强和所述输出光强确定当前损耗光强。
127.s260、获取当前温度。
128.其中,当前温度是指当前光纤传感器所处空间的温度,该温度可由温度检测件检测得到。
129.s270、基于所述当前温度和所述温度漂移修正关系修正所述当前损耗光强。
130.其中,由于温度漂移修正关系是指温度和损耗光强修正量的对应关系,损耗光强修正量是指用于对当前损耗光强进行修正的值,通过知晓当前温度,便可得知当前温度对
应的损耗光强修正量,进而能够对当前损耗光强进行修正。
131.s280、基于修正后的所述当前损耗光强和所述对应关系确定当前钢包重量。
132.其中,通过修正后的所述当前损耗光强来确定当前钢包重量,能够使得测量到的钢包重量较为精准,提高了测量的精度。
133.在本发明的可选实施例中,如图15所示,所述建立光纤传感器的温度漂移修正关系,包括:
134.s221、将光纤传感器放置于恒温箱。
135.其中,恒温箱是指箱内各处温度保持恒定的箱体,当光纤传感器放置于恒温箱内时,光纤传感器与第一光电检测模块连接,第一光电检测模块也与测量控制模块连接。
136.s222、控制测试光源输出预设强度的输出光强。
137.其中,输出光强即为测试光源输出至光纤的光强。
138.s223、获取第一光电检测模块检测得到的当前光强。
139.其中,当前光强即为光纤输出的光强。
140.s224、按预设规律递增测试温度。
141.其中,测试温度即为恒温箱内的当前温度。
142.s225、选取多个不同测试温度作为温度测试点。
143.其中,温度测试点的选取可根据用户需求选择,例如在本实施例中,可选定50℃、100℃、150℃、200℃、250℃作为温度测试点。
144.s226、基于所述温度测试点的所述输出光强和所述当前光强的偏差情况确定当前测试温度下的光损耗漂移量。
145.其中,光损耗偏移量反映了输出光强和当前光强的偏差,可通过输出光强减去当前光强得到。理论上在光纤未受压时,光纤上不会出现光损耗,但是实际中,仍会存在光损耗漂移,通过所述输出光强和所述当前光强的偏差情况,能够确定光损耗漂移量。由于不同温度下,光损耗漂移量会不同,当前测试温度即为温度测试点对应的测试温度,通过设置不同的温度测试点,测量不同温度测试点的所述输出光强和所述当前光强,然后根据二者的偏差情况,便可得到当前测试温度下的光损耗漂移量。
146.s227、将所述当前测试温度和当前测试温度下的光损耗漂移量相关联形成所述光纤传感器的温度漂移修正关系。
147.其中,通过将所述当前测试温度和当前测试温度下的光损耗漂移量相关联,便可方便的确定不同测试温度下对应的光损耗漂移量,即形成了所述光纤传感器的温度漂移修正关系。进而便可通过当前测试温度下的光损耗偏移量对所述当前损耗光强进行修正。
148.以下以一个具体的实施例说明建立光纤传感器的温度漂移修正关系的具体方式,将光纤传感器放置恒温箱,按上述串联或者并联方式连接好第一光电检测模块和测量控制模块,用强度为i的测试光源进行测试,室温情况下,第一光电检测模块测得光强为i0,测试温度按一定规律递增,如选取50℃、100℃、150℃、200℃、250℃作为测试点,测量系统测得光强为i1、i2、i3、i4、i5,则因温度变化引起光损耗漂移量γ1=i1-i0,γ2=i2-i0,γ3=i3-i0,γ4=i4-i0,γ5=i5-i0,在连铸机钢包重量测量计算中对相应的温度进行光强度漂移损耗核减,便可修正当前损耗光强,使得最后得到的钢包重量更为精准。
149.在本发明的可选实施例中,如图16所示,所述建立损耗光强和钢包重量的对应关
系,包括:
150.s210、按预设规则基于多个重量测量点划分多个连续的重量测试范围,多个所述重量测试点包括零点。
151.其中,重量测试点对应被测物的不同重量值。零点是指重量为零时的点,即此时承载压头空置,没有放置钢包。
152.s211、控制测试光源输出预设强度的输出光强。
153.其中,输出光强即为测试光源输出至光纤的光强。
154.s212、获取承载压头空置时的第一光电检测模块检测得到的当前光强。
155.其中,承载压头空置即对应重量测试点的零点,此时第一光电检测模块检测得到的当前光强即为光纤未承压时输出的光强。
156.s213、控制测量控制模块的重量输出值为零。
157.其中,由于此时承载压头空置,所以测量控制模块的重量输出值应当为零。
158.s214、基于所述当前光强和所述输出光强的差值确定所述承载压头空置时的损耗光强。
159.其中,承载压头空置时的损耗光强即为所述输出光强减去所述当前光强。
160.s215、获取所述承载压头放置与零点相邻的所述重量测试点对应重量值的测试物时,第一光电检测模块检测得到的所述当前光强。
161.其中,重量测试点按大小排序,不同重量测试点对应的重量值不同,测试物可为砝码或者替代物。
162.s216、基于零点和所述当前重量测试点的所述当前光强的差值确定所述承载压头承载所述当前重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强。
163.其中,当光纤承压时会产生应变,进而导致光损耗,故基于零点和所述当前重量测试点的所述当前光强的差值能够确定所述承载压头承载所述当前重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强。
164.s217、基于所述承载压头空置和所述承载压头承载所述当前重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强,确定零点至相邻的重量测试点的所述重量测试范围内的损耗光强和钢包重量的对应关系。
165.其中,此时零点与相邻的重量测试点为零点至相邻的重量测试点的所述重量测试范围的两个端点,通过知晓两个端点的损耗光强,可以计算出每kg重量对应光损耗,得到零点至相邻的重量测试点的所述重量测试范围内的损耗光强和钢包重量的对应关系。
166.s218、获取所述承载压头放置与所述当前重量测试点相邻的所述下一重量测试点对应重量值的测试物时,所述第一光电检测模块检测得到所述下一重量测试点的所述当前光强。
167.s219、基于所述下一重量测试点和所述当前重量测试点的所述当前光强的差值,确定所述承载压头承载所述下一重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强。
168.s2110、基于所述承载压头承载所述当前重量测试点和下一重量测试点对应重量值的测试物时的损耗光强确定所述当前重量测试点至下一重量测试点的所述重量测试范围内的损耗光强和钢包重量的对应关系。
169.其中,此时所述当前重量测试点和下一重量测试点为所述当前重量测试点至下一
重量测试点的所述重量测试范围的两个端点,通过知晓两个端点的损耗光强,可以计算出每kg重量对应光损耗,得到所述当前重量测试点至下一重量测试点的所述重量测试范围内的损耗光强和钢包重量的对应关系。
170.s2111、依次类推,从零点开始依次确定所有重量测试点的损耗光强,并确定相邻两个重量测试点所构成的重量测试范围内损耗光强和钢包重量的对应关系,直至确定所有重量测试范围内损耗光强和钢包重量的对应关系。
171.其中,通过上述方式,依次确定每个重量测试点的损耗光强,进而确定该重量测试点与上一重量测试点所构成的重量测试范围内损耗光强和钢包重量的对应关系,便可确定所有的重量测试范围内损耗光强和钢包重量的对应关系,进而便可根据不同的损耗光强得到钢包的重量值,通过分段标定,比起整段能够使得得到的损耗光强和钢包重量的对应关系较为精准,提高了钢包重量测量的精度。
172.以下以一个具体的实施例阐述损耗光强和钢包重量标定的具体方式,此实施例中,光纤传感器为多个,且相互串联,假设连铸机重量量程为200t,按0t、50t、100t、150t、200t等重量测量点进行分段。即会分为0-50t、50t-100t、100t-150t、150t-200t等四个重量测试范围。
173.系统首先标定第一个测试点,即零点:设置测试光源输出亮度i,读取第一光电检测模块检测到的当前光强i01,设置此时控制测量控制模块的重量输出值为0t。则得重量测量系统光纤测量线路光损耗γ01=i-i01。
174.与零点相邻的重量测试点,即第二个测试点50t:承载压头放置50t重量砝码或者替代物,读取第一光电检测模块检测到的当前光强i02,设置此时测量控制模块的重量输出值为50t。则重量测量系统光纤测量线路光损耗γ02=i01-i02,则每kg重量对应光损耗k2=γ01
÷
50000,设置0-50t重量测试范围第一光电检测模块测得值i'02对应测量控制测量控制模块的重量输出值按k2等比例输出,即重量值为(i01-i'02)
÷
k2。即在0-50t重量测试范围内,假设钢包重量为x1,承载压头承载重量为x1的钢包时第一光电检测模块检测得到的光损耗为i'02,此时x1=(i01-i'02)
÷
k2。
175.第三个重量测量点,即100t:承载压头位置均匀放置重量砝码或者替代物增加到100t,读取第一光电检测模块检测到的当前光强i03,设置控制测量控制模块的重量输出值为100t。则重量测量系统光纤测量线路增加光损耗γ03=i02-i03,每kg重量对应光损耗k3=γ03
÷
50000,设置50-100t重量测试范围第一光电检测模块测得值i'03对应测量控制测量控制模块的重量输出值按k3等比例输出,即重量值为50000+(i02-i'03)
÷
k3。即在50t-100t重量测试范围内,假设钢包重量为x2,承载压头承载重量为x2的钢包时第一光电检测模块检测得到的光损耗为i'03,此时x2=50000+(i02-i'03)
÷
k3。
176.第四个重量测量点,即150t:承载压头位置均匀放置重量砝码或者替代物增加到150t,读取第一光电检测模块检测到的当前光强i04,设置控制测量控制模块的重量输出值为150t。则重量测量系统光纤测量线路增加光损耗γ04=i03-i04,每kg重量对应光损耗k4=γ04
÷
50000,设置100-150t重量测试范围第一光电检测模块测得值i'04对应测量控制测量控制模块的重量输出值按k4等比例输出,即重量值为100000+(i03-i'04)
÷
k4。即在100t-150t重量测试范围内,假设钢包重量为x3,承载压头承载重量为x3的钢包时第一光电检测模块检测得到的光损耗为i'04,此时x3=100000+(i03-i'04)
÷
k4。
177.第五个重量测量点,即200t:承载压头位置均匀放置重量砝码或者替代物增加到200t,读取第一光电检测模块检测到的当前光强i05,设置控制测量控制模块的重量输出值为150t。则重量测量系统光纤测量线路增加光损耗γ05=i04-i05,每kg重量对应光损耗k5=γ05
÷
50000,设置150-200t重量测试范围第一光电检测模块测得值i'05对应测量控制测量控制模块的重量输出值按k5等比例输出,即重量值为150000+(i04-i'05)
÷
k5。即在150t-200t重量测试范围内,假设钢包重量为x4,承载压头承载重量为x4的钢包时第一光电检测模块检测得到的光损耗为i'05,此时x4=150000+(i04-i'05)
÷
k5。
178.应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
179.上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
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