專利名稱：爐渣電磁式檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及爐渣檢測技術，特別涉及一種電磁式爐渣檢測裝置，用于檢測大包滑動水口和電爐偏心爐底出鋼時的爐渣。
背景技術：
為了保證連鑄坯的質(zhì)量，目前許多鋼廠大包滑動水口或電路偏心爐底處都安裝了電磁式檢測裝置用于檢測大包爐渣，并根據(jù)檢測信號及時關閉大包滑動水口。圖1示出了常用的一種爐渣檢測裝置的原理圖。如圖1所示，該檢測裝置主要由檢測線圈1、前置放大器2、隔離放大器3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器4和勵磁信號發(fā)生器5以及計算機子系統(tǒng)6等部分組成，其中，檢測線圈1安裝在大包滑動水口滑板的上部或電爐的偏心出鋼口，由二組同心線圈組成，檢測線圈1的次級端與依次串接在一起的前置放大器2、隔離放大器3和模數(shù)轉(zhuǎn)換器4相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器4的輸出端與計算機子系統(tǒng)6相連，勵磁信號發(fā)生器5的輸出端與檢測線圈1的初級端相連，控制端與計算機子系統(tǒng)6相連。圖1中的計算機子系統(tǒng)6的功能包括根據(jù)輸入的數(shù)字信號判定鋼水中是否包含爐渣并計算相應的含量，因此其與隔離放大器3和模數(shù)轉(zhuǎn)換器4等一起構成了檢測裝置中的檢測信號處理單元。
圖1所示檢測裝置的工作原理為，勵磁信號發(fā)生器5在計算機子系統(tǒng)6的指令下產(chǎn)生勵磁信號輸入檢測線圈1的初級端，從而在檢測線圈1內(nèi)形成一交變電磁場。當開澆時，鋼水從檢測線圈1中央流過，由于受交變磁場的影響，鋼水內(nèi)產(chǎn)生渦流，該渦流將產(chǎn)生一個微弱的反向電磁場，其被檢測線圈1的次級線圈感測并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵鲋燎爸梅糯笃?經(jīng)放大和整形處理，隨后再經(jīng)輸入隔離放大器3的隔離放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換器作模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后被送至計算機子系統(tǒng)6。由于鋼的電導率遠遠大于渣的電導率(例如在1600度下鋼水電導率是渣電導率的104倍)，因此當鋼水中出現(xiàn)爐渣時，反向電磁場的強度將發(fā)生變化，從而導致檢測線圈輸出信號發(fā)生變化，因此通過比較檢測線圈輸出信號的前后變化，計算機子系統(tǒng)6即可根據(jù)判斷流經(jīng)檢測線圈1的鋼水中是否包含爐渣并確定其含量，然后根據(jù)判斷結果生成相應的控制指令，并經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器7和隔離放大器8輸出模擬控制信號，或者，經(jīng)邏輯電平功率驅(qū)動器9和24伏中間繼電器10輸出數(shù)字控制信號，與此同時，當發(fā)現(xiàn)鋼水中包含爐渣時，計算機子系統(tǒng)6還指令聲光報警器11發(fā)出報警信號。
由于檢測裝置的檢測線圈1安裝在大包滑動水口內(nèi)部，因此在大包維修和周轉(zhuǎn)時容易造成線圈損壞，導致爐渣檢測功能失效。此外，前置放大器2的故障或者各種接線故障也有可能導致檢測功能失效。但是在工作狀態(tài)下，無法根據(jù)圖1所示爐渣檢測裝置的輸出信號發(fā)現(xiàn)故障的存在，從而可能導致大量爐渣進入中間包。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種爐渣電磁式檢測裝置，其可根據(jù)裝置的輸出信號確定檢測線圈受損、前置放大器和接線故障引起的檢測功能失效。
本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現(xiàn)一種爐渣電磁式檢測裝置，包含檢測線圈、前置放大器、勵磁信號發(fā)生器和檢測信號處理裝置，所述檢測線圈的次級端與所述前置放大器相連，所述前置放大器與所述檢測信號處理裝置相連，所述勵磁信號發(fā)生器與所述檢測線圈的初級端相連，進一步包含與所述檢測線圈初級端相連的小信號發(fā)生器，并且所述前置放大器為差動放大器。
比較好的是，在上述爐渣電磁式檢測裝置中，所述檢測線圈與前置放大器通過電纜連接，并且電纜長度不超過10米。
與現(xiàn)有技術的檢測裝置相比，本實用新型的檢測裝置增加了一個小信號發(fā)生源，疊加在勵磁信號上的小信號將在次級線圈上產(chǎn)生一個變化的信號，這樣檢測信號處理單元即可根據(jù)檢測到的信號變化量判定是否存在故障。為了保證準確地檢測到次級線圈上的信號，這里前置放大器采用差動放大方式來檢測次級端上的信號變化，從而可有效消除各種干擾信號引起的誤報。
圖1示出了常用的一種爐渣檢測裝置的原理圖。
圖2示出了按照本實用新型較佳實施例的爐渣檢測裝置原理圖。
圖3為圖2所示檢測裝置中前置放大器的等效電路圖。
具體實施方式
圖2示出了按照本實用新型較佳實施例的爐渣檢測裝置原理圖。與圖1所示的裝置相比，本實施例的主要差別在于增加了小信號發(fā)生器5a，并且前置放大器3采用了下面將要作進一步描述的差動放大器。
如圖2所示，小信號發(fā)生器5a也與檢測線圈1的初級端相連，換句話說，其與勵磁信號發(fā)生器5共接至檢測線圈的初級端，因此耦合至初級線圈的可以是勵磁信號發(fā)生器5輸出的勵磁信號，也可以是同時包含發(fā)生器5與小信號發(fā)生器5a輸出的疊加信號。勵磁信號一般可以是正弦波信號，頻率選取為400Hz、800Hz、1200Hz和1600Hz不等。一般而言，線圈直徑越大，則選擇的頻率應越高。小信號可以是正弦波、方波或三角波信號，其頻率可與勵磁信號相同或不同，其幅值小于勵磁信號。
由于檢測線圈1檢測到的信號變化量比較弱，為了減少線路損失和干擾，前置放大器2的安裝位置比較好是控制在離開線圈1的10米范圍內(nèi)，但這使得前置放大器2只能安裝在環(huán)境較差的鋼包回轉(zhuǎn)臺內(nèi)。針對較差的安裝環(huán)境，應該采用電纜插頭方式將檢測線圈與前置放大器連接起來。此外，隔離放大器3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器4和計算機子系統(tǒng)所構成的檢測信號處理單元安裝在連鑄電氣室內(nèi)，并通過一根100多米的電纜連接到前置放大器2。
前置放大器2的作用是將微弱的信號變化值放大為可識別的信號后再輸出至檢測裝置的后續(xù)單元處理。圖3為前置放大器2的等效電路圖，由圖可見，前置放大器的輸入級為典型的差動放大輸入電路，其特點是對差模信號有放大作用而對電源波動、干擾信號、溫度影響等共模信號有抑制作用。
如圖3所示，串接的電阻器R1和R2與串接的電容器C03和C04并聯(lián)在檢測線圈1的次級側(cè)兩端，電阻器R1和R2的公共端與電容器C03和C04的公共端接地以提供相同的基準零電位，電阻器R1或電容器C03的另一端經(jīng)電阻器R3連接至放大元件器AD620的正相輸入端，電阻器R2或電容器C04的另一端經(jīng)電阻器R4連接至放大器元件AD620的反相輸入端，并且正相輸入端和反相輸入端之間串接電容器C05。
在圖3所示的差動放大器中，當差動放大器的輸入端接收到一個變化的信號電壓ΔUi時，放大器元件AD620的正相和反相輸入端上的輸入為ΔUi1和ΔUi2，因此差模輸入為ΔUid＝ΔUi1-ΔUi2共模輸入為ΔUic＝1/2(ΔUi1+ΔUi2)而輸出為ΔUo＝Aud×ΔUid+Auc×ΔUic式中，Aud為差模放大倍數(shù)，Auc為共模放大倍數(shù)，ΔUid為差模輸入變化量，ΔUic為共模輸入變化量。差模放大倍數(shù)Aud取決電阻器R1～R4和電容器C03～C05的參數(shù)，共模放大倍數(shù)Auc取決于放大器元件AD620的正反相輸入電阻。為了獲得足夠大的差模放大倍數(shù)并使共模放大倍數(shù)接近于0，應使正相和負相輸入電阻相等，為此將電阻器R1～R4的阻值皆取為10K并選用高精度電阻，電容器C01和C02的電容值取為4000p。
當上述差動放大器的特性和參數(shù)對稱設置時，共模放大倍數(shù)Auc接近零并且ΔUi1＝-ΔUi2＝1/2ΔUi，即在放大器元件正反相輸入端獲得大小相等、極性相反的信號電壓，因此輸出的變化電壓為ΔUo＝Aud×ΔUi以下描述本實施例檢測裝置的工作原理。
當僅向檢測線圈1的初級線圈輸入勵磁信號時，如果流經(jīng)初級線圈的是不含爐渣的鋼水，則檢測線圈1次級感應出的電勢是一個恒定值，因此輸入上述前置放大器2的輸入信號基本不變，在共模放大倍數(shù)接近零的情況下，輸出信號將逐步回零，而回零的時間取決于放大器內(nèi)部元件的參數(shù)。
當在勵磁信號上疊加一個小信號時，將在次級線圈上產(chǎn)生一個信號變化量ΔUi，經(jīng)過前置放大器產(chǎn)生一個ΔUo＝Aud×ΔUi的輸出信號后。該信號經(jīng)隔離放大器3的放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換器4的模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至計算機子系統(tǒng)6進行分析比較。只要模數(shù)轉(zhuǎn)換后信號與小信號的比例關系不滿足預先設定的條件，則計算機子系統(tǒng)6即判斷檢測線圈1、前置放大器2以及連接電纜中至少有一個設備出現(xiàn)故障，從而指令故障報警裝置12進行故障報警顯示。
權利要求1.一種爐渣電磁式檢測裝置，包含檢測線圈、前置放大器、勵磁信號發(fā)生器和檢測信號處理裝置，所述檢測線圈的次級端與所述前置放大器相連，所述前置放大器與所述檢測信號處理裝置相連，所述勵磁信號發(fā)生器與所述檢測線圈的初級端相連，其特征在于，進一步包含與所述檢測線圈初級端相連的小信號發(fā)生器，并且所述前置放大器為差動放大器。
2.如權利要求1所述的爐渣電磁式檢測裝置，其特征在于，所述檢測線圈與前置放大器通過電纜連接，并且電纜長度不超過10米。
專利摘要本實用新型提供一種爐渣電磁式檢測裝置，其可根據(jù)裝置的輸出信號確定檢測線圈受損、前置放大器和接線故障引起的檢測功能失效。該檢測裝置包含檢測線圈、前置放大器、勵磁信號發(fā)生器和檢測信號處理裝置，所述檢測線圈的次級端與所述前置放大器相連，所述前置放大器與所述檢測信號處理裝置相連，所述勵磁信號發(fā)生器與所述檢測線圈的初級端相連，進一步包含與所述檢測線圈初級端相連的小信號發(fā)生器，并且所述前置放大器為差動放大器。在上述檢測裝置中，疊加在勵磁信號上的小信號將在次級線圈上產(chǎn)生一個變化的信號，這樣即可根據(jù)檢測到的信號變化量判定是否存在故障。此外，為消除各種干擾信號，前置放大器采用差動放大方式來檢測次級端上的信號變化。
文檔編號G01N27/90GK2743833SQ200420107518
公開日2005年11月30日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權日2004年10月29日
發(fā)明者朱雄輝 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司