一种玻璃窑炉池底厚度测量系统及方法与流程

本发明涉及厚度测量领域，特别涉及一种玻璃窑炉池底厚度测量系统及方法。

背景技术：

1、在浮法玻璃生产领域，窑炉是重要的组成部分。如专利申请号为201010112981.0一种节能浮法玻璃窑炉，它包括依次连通的熔化区、澄清区、卡脖及冷却部,卡脖设有玻璃液深层分隔装置。受限于窑炉的温度，其测量无法直接在高温下进行池底厚度的检测和测量，一般测量都需要停机冷却后进行检查测量，这种方式存在诸多缺陷，如停机后造成生产的暂停、反复停机和启动造成的能源浪费的，因此需要一种可以在熔炉工作情况下也可以测量的方案。

2、对窑炉壁厚和墙厚的检测需求可以满足生产过程中的各种控制盒监控，如清晰掌握浮法玻璃窑炉池底和墙壁的侵蚀和玻璃渗透情况，保证产线安全稳定运行。提高产品质量：通过探测池底的状况，可以更准确地了解和控制玻璃熔化的过程，从而提高玻璃产品的质量。优化生产过程：通过实时监控和分析池底的状态，可以更好地调整和控制熔窑的工艺参数，从而提高生产效率和降低能耗。预防和维护：通过探测可以及时发现池底可能出现的问题，如耐火材料的损坏、结渣等，从而及时进行预防和维护，延长熔窑的使用寿命。提高生产安全性：通过对池底进行探测，可以及时发现并处理可能存在的安全隐患，从而保证生产的安全性。环保和节能：探测技术可以减少对环境的污染和能源的浪费，提高生产的环保性和节能性。

3、浮法窑炉是浮法生产主要热工设备之一，其主体是通过耐火材料砖砌筑而成。由于长期受高温熔融状态玻璃液的侵蚀和冲刷，随着时间推移池底和墙壁会出现不同程度的侵蚀，从而壁厚减薄甚至漏洞。因此需要对窑炉厚度进行简单快速且可靠的检测，但是现有技术没有相关技术公开，无法满足窑炉的监控、检测的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种玻璃窑炉池底厚度测量系统，采用设计的雷达测距电路进行检测控制，获取雷达数据作为测厚的依据。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种玻璃窑炉池底厚度测量系统，包括雷达发生器、雷达信号接收器、雷达控制系统及显示器；

3、其中所述雷达控制系统的输出端连接至雷达发生器，用于控制发出雷达信号至窑炉外壁；

4、所述雷达信号接收器用于接收经窑炉反射的雷达信号并送入至雷达控制系统中；

5、所述雷达控制系统的输出端与显示器连接，用于驱动显示器显示雷达测量结果数据。

6、所述雷达发射器包括信号源、定向耦合器、发射天线，所述信号源与控制系统连接，用于接收控制系统发来的频率控制信号并输出对应频率的雷达信号；所述信号源通过定向耦合器连接至发射天线，所述发射天线用于发射雷达信号，在测量时其紧贴在窑炉外壁上。

7、雷达信号接收器包括接收天线，用于接收窑炉壁反射的rf信号。

8、所述的控制系统包括iq混频率器和ad采样器、cpu控制器；所述定向耦合器输出端和接收天线的输出端分别连接至iq混频率器的输入端，iq混频率器的输出端经ad采样器连接至cpu控制器，所述cpu控制器基于ad采样器的输出信号来驱动显示器进行显示。

9、所述信号源为uwb雷达信号源，用于发出频率可调的短脉冲电磁波信号。

10、所述cpu控制器与eeprom连接，用于对测量结果进行保存。

11、一种玻璃窑炉池底厚度测量系统的测量方法，包括如下步骤：

12、将雷达信号的发生器和接收器均紧贴在窑炉外壁上，然后控制发射端发出雷达信号并通过接收端接收反射的rf信号，然后对接收到的rf信号进行分析计算得到窑炉壁厚。

13、接收端接收反射的rf信号和发射端中定向耦合器分出的中频if信号混频后，经过a/d芯片进行取样采集后送入到cpu控制器中进行处理，通过计算雷达信号的传播时间差来计算窑炉底部与传感器之间的距离，并将减去窑炉底部下方其他材料的距离得到窑炉壁厚。

14、cpu控制器对雷达数据的分析处理包括进行数学变换得到时域数据，然后基于时域数据波形得到波峰之间的时间差，基于波峰之间的时间差转换得到对应的距离数据，波峰之间距离数据即为不同材质之间的厚度。

15、基于时域数据的波形中波峰数量来判断玻璃熔炉的耐火砖内部是否存在缺陷。

16、本发明的优点在于：采用雷达对窑炉壁厚进行测量，简单可靠且实用，满足窑炉高温工况下的实际需求，可以随时对窑炉进行测厚；雷达硬件测厚成本低，使用方便；测量结果准确可靠，基于简单的数据处理即可得到对应的厚度数据。

技术特征：

1.一种玻璃窑炉池底厚度测量系统，其特征在于：包括雷达发生器、雷达信号接收器、雷达控制系统及显示器；

2.如权利要求1所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统，其特征在于：所述雷达发射器包括信号源、定向耦合器、发射天线，所述信号源与控制系统连接，用于接收控制系统发来的频率控制信号并输出对应频率的雷达信号；所述信号源通过定向耦合器连接至发射天线，所述发射天线用于发射雷达信号，在测量时其紧贴在窑炉外壁上。

3.如权利要求1或2所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统，其特征在于：所述雷达信号接收器包括接收天线，用于接收窑炉壁反射的rf信号。

4.如权利要求3所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统，其特征在于：所述的控制系统包括iq混频率器和ad采样器、cpu控制器；所述定向耦合器输出端和接收天线的输出端分别连接至iq混频率器的输入端，iq混频率器的输出端经ad采样器连接至cpu控制器，所述cpu控制器基于ad采样器的输出信号来驱动显示器进行显示。

5.如权利要求4所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统，其特征在于：所述信号源为uwb雷达信号源，用于发出频率可调的短脉冲电磁波信号。

6.如权利要求4所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统，其特征在于：所述cpu控制器与eeprom连接，用于对测量结果进行保存。

7.一种如权利要求1-6任一所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统的测量方法，其特征在于：接收端接收反射的rf信号和发射端中定向耦合器分出的中频if信号混频后，经过a/d芯片进行取样采集后送入到cpu控制器中进行处理，通过计算雷达信号的传播时间差来计算窑炉底部与传感器之间的距离，并将减去窑炉底部下方其他材料的距离得到窑炉壁厚。

9.如权利要求8所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统的测量方法，其特征在于：cpu控制器对雷达数据的分析处理包括进行数学变换得到时域数据，然后基于时域数据波形得到波峰之间的时间差，基于波峰之间的时间差转换得到对应的距离数据，波峰之间距离数据即为不同材质之间的厚度。

10.如权利要求7-9任一所述的玻璃窑炉池底厚度测量系统的测量方法，其特征在于：基于时域数据的波形中波峰数量来判断玻璃熔炉的耐火砖内部是否存在缺陷。

技术总结
本发明公开了一种玻璃窑炉池底厚度测量系统及方法，包括雷达发生器、雷达信号接收器、雷达控制系统及显示器；其中所述雷达控制系统的输出端连接至雷达发生器，用于控制发出雷达信号至窑炉外壁；所述雷达信号接收器用于接收经窑炉反射的雷达信号并送入至雷达控制系统中；所述雷达控制系统的输出端与显示器连接，用于驱动显示器显示雷达测量结果数据。本发明的优点在于：采用雷达对窑炉壁厚进行测量，简单可靠且实用，满足窑炉高温工况下的实际需求，可以随时对窑炉进行测厚；雷达硬件测厚成本低，使用方便；测量结果准确可靠，基于简单的数据处理即可得到对应的厚度数据。

技术研发人员：董清世,王恩,王文亮,赵银龙,李松波,耿月辉
受保护的技术使用者：信义节能玻璃（芜湖）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27