铝电解槽阴极钢棒在线测温装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106768476A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611262179.3(22)申请日2016.12.30(71)申请人重庆旗能电铝有限公司地址401420重庆市綦江区北渡镇申请人重庆梅安森科技股份有限公司青岛派科森光电技术股份有限公司北京菲博泰光电科技有限公司(72)发明人田军易智民王民陈涛李庆周李颖俊何阳刘永利马培刚张碧华(74)专利代理机构北京汇泽知识产权代理有限公司11228代理人武君(51)Int.Cl.G01K11/32(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称铝电解槽阴极钢棒在线测温装置及方法(57)摘要本发明公开了一种铝电解槽阴极钢棒在线测温装置，包括远程监控设备和与所述远程监控设备电连接的测温装置，所述测温装置上连接设有引导光缆，所述引导光缆上连接设有感温光缆，所述感温光缆上串联设有至少一个测温单元，所述测温单元包括固定外壳和在所述感温光缆上绕制设置的与铝电解槽阴极钢棒紧贴设置并用作感温元件的光缆环，所述光缆环位于所述固定外壳内，且所述固定外壳内填充设有玻璃纤维。本发明还公开了铝电解槽阴极钢棒在线测温方法。本发明的铝电解槽阴极钢棒在线测温装置及方法，不仅能够实现对铝电解槽阴极钢棒温度的在线检测，而且可构件构成多点分布式测量，并具有耐高温压、耐腐蚀、抗电磁干扰和无源等优点。CN106768476ACN106768476A权利要求书1/2页1.一种铝电解槽阴极钢棒在线测温装置，其特征在于：包括远程监控设备和与所述远程监控设备电连接的测温装置，所述测温装置上连接设有引导光缆，所述引导光缆上连接设有感温光缆，所述感温光缆上串联设有至少一个测温单元，所述测温单元包括固定外壳和在所述感温光缆上绕制设置的与铝电解槽阴极钢棒紧贴设置并用作感温元件的光缆环，所述光缆环位于所述固定外壳内，且所述固定外壳内填充设有玻璃纤维；所述测温装置包括用于发出光脉冲信号的脉冲光源发生器、用于对光信号进行滤波处理的波分复用器、用于对光信号进行光电转化的光电探测器、用于采集和处理电信号的信号采集与处理单元和用于供电的供电单元，所述脉冲光源发生器发出的光脉冲信号经所述波分复用器后进入所述引导光缆，且经所述引导光缆进入的后向拉曼散射光经所述波分复用器滤波处理后进入所述光电探测器，经所述光电探测器光电转化处理后得到的电信号进入所述信号采集与处理单元。2.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极钢棒在线测温装置，其特征在于：所述感温光缆外设有耐高温涂覆层。3.根据权利要求2所述的铝电解槽阴极钢棒在线测温装置，其特征在于：所述耐高温涂覆层采用聚酰亚胺涂覆层。4.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极钢棒在线测温装置，其特征在于：所述引导光缆为单模通讯光缆或多模光缆。5.根据权利要求1-4任一项所述的铝电解槽阴极钢棒在线测温装置，其特征在于：所述光缆环的绕制直径大于等于60mm，且所述光缆环的绕制总长度大于等于1.5m。6.一种采用如权利要求1-5任一项所述铝电解槽阴极钢棒在线测温装置的铝电解槽阴极钢棒在线测温方法，其特征在于：所述脉冲光源发生器发出光脉冲信号，所述光脉冲信号经所述波分复用器滤波处理后进入所述引导光缆并传输至所述感温光缆，且光脉冲信号在所述感温光缆内产生拉曼散射，携带铝电解槽阴极钢棒温度信息的后向拉曼散射光将沿感温光缆、引导光缆传递至所述波分复用器，经所述波分复用器滤波处理后进入所述光电探测器进行光电转化处理，经所述光电探测器转化得到的电信号进入所述信号采集与处理单元进行数字转化处理，经所述信号采集与处理单元处理得到的数字信号传输至所述远程监控设备进行解调处理，并最终得到每一个所述测温单元的温度数据。7.根据权利要求6所述铝电解槽阴极钢棒在线测温方法，其特征在于：远程监控设备对经所述信号采集与处理单元处理得到的数字信号进行解调处理的方法如下：拉曼散射包括斯托克斯光和反斯托克斯光，且斯托克斯光和反斯托克斯光的强度均与所述感温光缆所处温度场存在正相关关系：其中，Is为斯托克斯光的强度；Ias为反斯托克斯光的强度；为斯托克斯光筛的波长，为反斯托克斯光的波长；2CN106768476A权利要求书2/2页h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，C为真空中光速，为拉曼频移，T为绝对温度；采用双通道双波长比较的方法，即对斯托克斯光和反斯托克斯光分别进行采集，利用两者强度的比值解调温度信号；由于反斯托克斯光对温度更为灵敏，因此将反斯托克斯光作为信号通道，斯托克斯光作为比较通道，则两者之间的强度比为：即：对于标定温度T0有：则：。8.根据权利要求6所述铝电解槽阴极钢棒在线测温方法，其特征在于：在所述测温单元间隔设置为至少两个并构成分布式在线测温系统。3