本申請(qǐng)要求于2015年11月6日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/252,221的權(quán)益，該臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本文大體涉及化學(xué)制漿并且更具體地涉及在紙漿和造紙工業(yè)中使用的回收爐和溶解箱。

背景技術(shù)：

化學(xué)制漿將木質(zhì)纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成各種長(zhǎng)度的紙漿纖維。在紙漿和造紙工業(yè)中，木質(zhì)纖維素生物質(zhì)通常含有木屑；但是木質(zhì)纖維素材料可能含有基于植物的生物質(zhì)，其中蛋白質(zhì)木質(zhì)素與纖維素糖分子緊密相聯(lián)。通過(guò)處理，操作者可以分離纖維素紙漿纖維，以用于包括造紙?jiān)趦?nèi)的多種商業(yè)應(yīng)用。

當(dāng)例如木材為主要的木質(zhì)纖維素材料時(shí)，生產(chǎn)可以從原木開(kāi)始。剝皮機(jī)去除原木上的樹(shù)皮(或“剝皮”)，并且削片機(jī)將原木粉碎成小碎片。根據(jù)特定的處理和應(yīng)用，操作者可以使用蒸汽和化學(xué)品對(duì)這些碎片進(jìn)行預(yù)處理，以使木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中的孔膨脹，或者操作者可以直接將干燥的碎片送入化學(xué)煮解器中。連續(xù)化學(xué)煮解器大致為圓柱形并且可以是幾層高。

在煮解器中，操作者通常將白液和蒸汽引入到煮解器的上部。在牛皮紙漿制造法中，“白液”通常由氫氧化鈉和硫化鈉溶液組成。在幾小時(shí)的過(guò)程中，隨著白液溶解木質(zhì)素，被蒸煮的生物質(zhì)移動(dòng)經(jīng)過(guò)煮解器。木質(zhì)素是將生物質(zhì)中的纖維素和半纖維素結(jié)合在一起的蛋白質(zhì)。去除木質(zhì)素允許操作者分離主要包含纖維素和半纖維素的纖維。由于木質(zhì)素和其它輔助生物質(zhì)化合物溶解在液體中，所以液體變黑并變成“黑液”。

在黑液溶液離開(kāi)煮解器之后，設(shè)備將纖維素紙漿纖維與剩余的黑液分離。與白液含有氫氧化鈉和硫化鈉相反，黑液含有碳酸鈉和硫酸鈉。碳酸鈉和硫酸鈉是白液與煮解器中的木質(zhì)素和其它化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物。產(chǎn)物-碳酸鈉和硫酸鈉-通常不大能用于煮解木質(zhì)素。

雖然氫氧化鈉和硫化鈉通常是便宜的化學(xué)品，但是對(duì)于每一批新的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)需要購(gòu)買新的氫氧化鈉和硫化鈉的溶液，因此成本通常是高昂的。為此，許多化學(xué)紙漿廠使用熱解化學(xué)回收系統(tǒng)，以將至少一部分碳酸鈉和硫酸鈉轉(zhuǎn)化回有用的氫氧化鈉和硫化鈉。

來(lái)自化學(xué)煮解器的新的黑液通常是稀釋的和不可燃的。因此，為了制備用于熱解的黑液，操作者通常通過(guò)閃蒸箱或其它的蒸發(fā)步驟來(lái)匯集黑液，以增加黑液中濃縮的固體顆粒量。然后，在通過(guò)噴嘴將濃縮的黑液噴射到化學(xué)回收爐之前，操作者加熱濃縮的黑液。噴嘴產(chǎn)生粗大液滴?；厥諣t蒸發(fā)來(lái)自液滴中的殘留水分并且黑液中的固體化合物經(jīng)歷部分熱解。殘留的無(wú)機(jī)化合物落到爐底并積聚在炭床中。炭床中的一些碳和一氧化碳可以用作將硫酸鈉轉(zhuǎn)化為硫化鈉的催化劑，然后可以從爐頂附近的煙道氣中收集硫化鈉。

炭床中的殘留無(wú)機(jī)化合物最終熔化并且作為熔融物流過(guò)回收爐底部處的一個(gè)或多個(gè)熔融物噴口。冷卻劑(通常為水)可以冷卻熔融物噴口。冷卻劑管可以集成到噴口本身，或者為輔助冷卻系統(tǒng)。輔助冷卻系統(tǒng)通常被稱為“水套”并且可以圍繞噴口的外部。從出口流出的熔融物落入到溶解箱中并與水或稀白液接觸以產(chǎn)生堿液。所得的堿溶液通常被稱為“綠液”。

在諸如牛皮紙漿制造法之類的硫酸鹽化學(xué)法中，綠液的主要成分通常是硫化鈉和碳酸鈉。然而，不同的化學(xué)工藝產(chǎn)生具有不同無(wú)機(jī)化合物的綠液。操作者通常收集綠液并將綠液輸送到苛化設(shè)備以進(jìn)一步分離和濃縮硫化鈉和碳酸鈉，從而使白液再生。

當(dāng)熔融物與溶解箱中的綠液相接觸時(shí)，熔融物爆炸并且發(fā)出一系列可聽(tīng)見(jiàn)的噪音。這通常被業(yè)界人士稱為“響聲(banging)”。從噴口流出的熔融物通常介于750攝氏度(℃)至820℃之間，而綠液的平均溫度為約70℃至100℃。此外，熔融物通常含有諸如鈉之類的反應(yīng)堿金屬，該堿金屬與水發(fā)生爆炸性反應(yīng)。不受理論的束縛，巨大的溫差可以增強(qiáng)熔融物與綠液的反應(yīng)，從而引起或有助于響聲。如果不加以調(diào)節(jié)，熔融物的突然流入可能會(huì)脹開(kāi)溶解箱和回收爐，這對(duì)附近的操作人員構(gòu)成了嚴(yán)重的危險(xiǎn)。

為了控制響聲，常規(guī)的溶解箱通常在熔融物從噴口下落時(shí)擾亂熔融物。限流器可以是一個(gè)或多個(gè)粉碎噴射器，其使用高壓下的蒸汽或其它流體沖擊下落的熔融物以產(chǎn)生熔融液滴。這些液滴的體積比整體熔融流的體積小，爆炸通常不如熔融液作為連續(xù)的、不間斷的、未擾亂的流與綠液相接觸時(shí)強(qiáng)烈。通常，熔融物噴口的端部升高到綠液液面上方，并且隨著熔融物從噴口端部下落，粉碎噴射器擾亂下落的熔融物。

有時(shí)，熔融物可能在回收爐或噴口中過(guò)早冷卻并且降低或減小熔融物的流動(dòng)速率。在這種不合時(shí)宜的狀態(tài)下，液體熔融物易于在障礙物后積聚。如果障礙物移開(kāi)，則突然的熔融物流入可能會(huì)破壞粉碎噴射器的將熔融物擾亂成足夠小的液滴的能力。此外，如果大量涌入非常多，則熔融物可能流過(guò)噴口的側(cè)面并完全繞過(guò)粉碎噴射器。在其它情況下，粉碎噴射器可能失效。在這些情況下，與綠液相接觸的熔融物的體積的增加大大增強(qiáng)了響聲的爆炸強(qiáng)度和爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

在許多工廠中，操作員通常在處理設(shè)備中和處理設(shè)備之間移動(dòng)以監(jiān)測(cè)處理?xiàng)l件和輸出。溶解箱或回收爐中的爆炸對(duì)鄰近的人員造成嚴(yán)重的安全危險(xiǎn)，并且由此引起的火災(zāi)對(duì)工廠的其它部分中的人員造成嚴(yán)重的危險(xiǎn)。這些爆炸還引起不受管制的量的污染物進(jìn)入空氣和地下水中并且意味著顯著的生產(chǎn)損失。這種規(guī)模的爆炸可以使工廠停工數(shù)周至數(shù)月。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

申請(qǐng)人設(shè)想了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，聲發(fā)射傳感器放置在溶解箱中或其周圍。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，濾波到大于20KHz的計(jì)劃頻率范圍的聲發(fā)射易于在熔融物流入發(fā)生之前展現(xiàn)出獨(dú)特的模式或“預(yù)流入指征”。通過(guò)隔離所記錄的聲發(fā)射頻率來(lái)檢測(cè)預(yù)流入指征，在熔融物流入發(fā)生之前預(yù)測(cè)熔融物流入成為可能。一旦檢測(cè)到預(yù)流入指征，本文所公開(kāi)的示例性系統(tǒng)可以修改工藝條件或遏制熔融物流入，從而防止或減輕可能有助于危及爆炸的失常情況。在其它示例性實(shí)施例中，操作者可以對(duì)熔融物控制機(jī)構(gòu)(諸如美國(guó)專利No.9,206,548中所公開(kāi)的限流器或限流板等)進(jìn)行設(shè)定，以控制熔融流。測(cè)量來(lái)自于溶解箱中的熔融物響聲的聲發(fā)射事件可以進(jìn)一步用于調(diào)節(jié)回收爐內(nèi)的條件，從而控制進(jìn)入溶解箱內(nèi)的熔融物的量。

由設(shè)置在限流器和熔融物噴口附近的一個(gè)或多個(gè)聲發(fā)射傳感器檢測(cè)的熔融流可以通過(guò)“預(yù)流入指征”來(lái)證實(shí)，該“預(yù)流入指征”包括增大速率的聲發(fā)射，該聲發(fā)射具有的幅值基本上超過(guò)第一組處理波形200％以上并且具有的頻率大于20KHz。聲發(fā)射系統(tǒng)還可以包括一響應(yīng)，該響應(yīng)被配置為當(dāng)聲發(fā)射系統(tǒng)檢測(cè)到預(yù)流入指征時(shí)調(diào)節(jié)熔融流。該響應(yīng)可以包括限制熔融流、改變回收爐內(nèi)的工藝條件或其組合。

爐爆炸的問(wèn)題通過(guò)使用本文所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例來(lái)緩解。在示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射系統(tǒng)可以包括被配置為檢測(cè)聲發(fā)射的聲發(fā)射傳感器。聲發(fā)射傳感器可以包括具有諧振頻率的變換器，其中，變換器被配置為將聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。預(yù)放大器可以與變換器通信。預(yù)放大器通常被配置為放大電信號(hào)。預(yù)放大器轉(zhuǎn)而生成放大信號(hào)，并將放大信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理器。數(shù)據(jù)處理器可以被配置為將放大信號(hào)過(guò)濾為大于20KHz的計(jì)劃頻率范圍。數(shù)據(jù)處理器可以進(jìn)一步評(píng)估計(jì)劃頻率范圍中的頻率以檢測(cè)預(yù)流入指征。一旦數(shù)據(jù)處理器檢測(cè)到預(yù)流入指征，則數(shù)據(jù)處理器可以啟動(dòng)響應(yīng)，該響應(yīng)可以包括改變回收爐中的一個(gè)或多個(gè)操作條件或者激活安全裝置，以減少或防止熔融流與溶解箱中的綠液相接觸。

在示例性系統(tǒng)中，多個(gè)聲發(fā)射傳感器可以設(shè)置在溶解箱中及其周圍。例如，包括波導(dǎo)的聲發(fā)射傳感器可以設(shè)置在溶解箱的壁中。聲傳感器可以具有讀取端和第二端，該讀取端位于波導(dǎo)的端部處，該第二端與讀取端相對(duì)并且設(shè)置在溶解箱的外部。讀取端可以設(shè)置在溶解箱內(nèi)。在某些示例性實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)聲發(fā)射傳感器具有的波導(dǎo)可以延伸到綠液中。在其它示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器可以具有設(shè)置在從限流器發(fā)射的流體內(nèi)的波導(dǎo)。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器可以具有設(shè)置在溶解箱內(nèi)綠液液面上方以及限流器流體外部的波導(dǎo)。在其它示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器可以鄰近溶解箱設(shè)置。

在正常操作條件下，限流器將從熔融物噴口流出的熔融物分散成熔融液滴。熔融液滴接著接觸綠液并且發(fā)出小的“響聲”?！绊懧暋卑陕?tīng)見(jiàn)的聲發(fā)射以及高于和低于人類聽(tīng)覺(jué)范圍的聲發(fā)射。在這些正常操作條件下，每秒可能發(fā)生數(shù)百次小響聲。在該過(guò)程的示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器檢測(cè)聲發(fā)射并將聲發(fā)射波轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)。該信號(hào)可以轉(zhuǎn)成一系列預(yù)放大級(jí)，以隔離出大于20KHz的頻率范圍的期望的頻率，該預(yù)放大級(jí)之后是一個(gè)或多個(gè)高通、低通或帶通濾波級(jí)。該信號(hào)可以在被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之前進(jìn)一步細(xì)化。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后，數(shù)字信號(hào)可以被發(fā)送給諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(“FPGA”)之類的數(shù)據(jù)處理器，該FPGA可以使用連續(xù)計(jì)數(shù)法或者實(shí)施傅里葉變換法進(jìn)行處理，從而簡(jiǎn)化數(shù)字信號(hào)。傅里葉變換法可以是快速傅里葉變換法(“FFT”)或其它的傅里葉變換法。在其它示例性實(shí)施例中，F(xiàn)PGA可以使用其它的信號(hào)處理或變換方法(例如，通過(guò)使用均方根(“RMS”)法、標(biāo)準(zhǔn)偏差法、偏態(tài)法、峰度法、平均法、方差法，或者通過(guò)使用模糊邏輯法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和其它信號(hào)處理方法)來(lái)示出每個(gè)單獨(dú)的處理部分上的最大關(guān)聯(lián)。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器可以是專用集成電路(“ASIC”)。此外，示例性系統(tǒng)可以分析由多個(gè)聲發(fā)射傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。

示例性系統(tǒng)可以連續(xù)地監(jiān)測(cè)溶解箱內(nèi)的超出熔融流的基線水平的熔融物流入。

示例性系統(tǒng)可以對(duì)來(lái)源于溶解箱中的聲發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行處理和分析，以預(yù)測(cè)熔融物流入并且啟動(dòng)響應(yīng)以防止熔融物流入。

另一個(gè)示例性系統(tǒng)可以基于來(lái)源于溶解箱中的聲發(fā)射的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)回收爐中的操作條件。

又一個(gè)示例性系統(tǒng)和方法可以包括基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，該基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)具有軟件，該軟件被配置為基于來(lái)自聲發(fā)射傳感器的信號(hào)輸入來(lái)監(jiān)測(cè)溶解箱?；谟?jì)算機(jī)的系統(tǒng)可以具有所定義的狀況警報(bào)，以指示信號(hào)何時(shí)超過(guò)預(yù)定信號(hào)幅值閾值。

溶解箱中的失常情況問(wèn)題可以通過(guò)以下方法來(lái)解決，該方法包括以下步驟：將一個(gè)或多個(gè)聲發(fā)射傳感器插入通過(guò)溶解箱中的壁或頂；連續(xù)地監(jiān)聽(tīng)溶解箱中響聲的量和強(qiáng)度(“攻擊性”)，將該響聲傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)，分析數(shù)據(jù)，與溶解箱的工藝條件進(jìn)行對(duì)比并且一旦數(shù)據(jù)滿足計(jì)劃條件則返回輸出。

根據(jù)本文的實(shí)施例的裝置的特征在于，本文包括傳感器，該傳感器用于測(cè)量由熔融物與綠液相接觸而引起的聲發(fā)射。傳感器可以包括波導(dǎo)，該波導(dǎo)具有第一端和第二端，其中，第一端設(shè)置在溶解箱內(nèi)部的一定位置處，并且第二端位于溶解箱的外部。第二端可以設(shè)置有壓電傳感器，該傳感器被配置為將所接收的聲發(fā)射轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)。波導(dǎo)可以包括用于接收聲發(fā)射的非絕緣部分以及設(shè)置在非絕緣部分下游的絕緣部分。聲發(fā)射傳感器還可以包括用于對(duì)所接收的模擬電信號(hào)進(jìn)行處理的預(yù)處理器。

根據(jù)本文的示例性方法包括以下步驟：通過(guò)聲發(fā)射傳感器來(lái)接收聲發(fā)射，該聲發(fā)射傳感器延伸到溶解箱的內(nèi)部，該聲發(fā)射由溶解箱內(nèi)部的熔融物和綠液的化學(xué)和熱反應(yīng)所引起。該方法還可以包括以下步驟：將聲發(fā)射轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，以及用圖形將數(shù)字信號(hào)表示在頻譜上以產(chǎn)生圖形頻譜。然后，可以將圖形化的頻譜與指示正常操作條件的所存儲(chǔ)的頻譜進(jìn)行比較，并且當(dāng)圖形化的頻譜超過(guò)所存儲(chǔ)的頻譜200％以上時(shí)生成響應(yīng)。

在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)，該實(shí)施例配備有諸如在美國(guó)專利No.9,206,548中所述的限流板。

附圖說(shuō)明

根據(jù)如附圖所示的、對(duì)本文的示例性實(shí)施例的以下更具體的描述，前述內(nèi)容將變得顯而易見(jiàn)，其中，在不同視圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的零件。附圖不一定按比例繪制，而是將重點(diǎn)放在示出所公開(kāi)的實(shí)施例上。

圖1是設(shè)置在溶解箱周圍的多個(gè)聲發(fā)射傳感器的剖面?zhèn)纫晥D。

圖2是聲發(fā)射傳感器的詳細(xì)剖視圖。

圖3是示出聲發(fā)射系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的流程圖。

圖4是示意性地表示示例性預(yù)流入指征的圖形。

圖5A描繪了顯示器上的FFT輸出，其中，該輸出是表示作業(yè)基線水平的第一組處理波形。

圖5B描繪了顯示器上的FFT輸出，其中，該輸出具有超過(guò)基線200％以上的第二組處理波形。

具體實(shí)施方式

對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述僅出于說(shuō)明和描述的目的來(lái)得以闡述并且不旨在窮盡或限制本發(fā)明的范圍和精神。對(duì)實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述以更好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對(duì)本說(shuō)明書中公開(kāi)的本發(fā)明做出許多改動(dòng)。

相應(yīng)的附圖標(biāo)記表明若干視圖中相應(yīng)的元件。雖然附圖表示根據(jù)本文的各種特征和部件的實(shí)施例，但是附圖并不一定是按比例繪制的，并且某些特征可能被放大以便本文的實(shí)施例更好地示出，并且這樣的示例不應(yīng)被解釋為以任何方式限制本文的范圍。

在說(shuō)明書中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例”等的引用表示所述實(shí)施例可以包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每個(gè)實(shí)施例不一定包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這樣的短語(yǔ)不一定指的是同一實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合實(shí)施例描述特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，認(rèn)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到結(jié)合其它實(shí)施例來(lái)影響這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性，無(wú)論是否被明確描述。

盡管為了清楚起見(jiàn)，在下面的描述中使用了特定的術(shù)語(yǔ)，但是這些術(shù)語(yǔ)僅旨在表示為了在附圖中進(jìn)行說(shuō)明而選擇的實(shí)施例的特定結(jié)構(gòu)，而并不旨在限定或限制本文的范圍。

單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”包括多個(gè)所指物，除非上下文另有明確規(guī)定。數(shù)值應(yīng)當(dāng)被理解為包括以下數(shù)值：當(dāng)減少到相同數(shù)目的有效數(shù)字時(shí)相同的數(shù)值、以及與狀態(tài)值的差小于為了判定值本申請(qǐng)中所述的類型的常規(guī)測(cè)量技術(shù)的實(shí)驗(yàn)誤差的數(shù)值。

本文所公開(kāi)的所有范圍包括所引用的端點(diǎn)，并且可以單獨(dú)組合，例如，范圍“40分貝(‘dB’)至60dB”包括端點(diǎn)40dB和60dB以及所有的中間值。

如本文所使用的，可以應(yīng)用近似語(yǔ)言來(lái)修飾任何定量表示，該定量表示可以在未導(dǎo)致與其相關(guān)的基本功能改變的情況下進(jìn)行改變。因此，由諸如“約”和“基本”等的一個(gè)或多個(gè)術(shù)語(yǔ)修飾的值可以不限于所指定的精確值。修飾語(yǔ)“約”也應(yīng)被認(rèn)為是公開(kāi)了由兩個(gè)端點(diǎn)的絕對(duì)值界定的范圍。例如，表述“約2至約4”也公開(kāi)了“從2至4”的范圍。

應(yīng)當(dāng)注意，本文使用的許多術(shù)語(yǔ)是相對(duì)術(shù)語(yǔ)。例如，術(shù)語(yǔ)“上”和“下”在位置上彼此相對(duì)，即，在給定的取向上，上部件位于比下部件更高的高度，但是如果裝置被翻轉(zhuǎn)，則這些術(shù)語(yǔ)可以交換。就給定的結(jié)構(gòu)而言，術(shù)語(yǔ)“入口”和“出口”與通過(guò)它們的流體流動(dòng)有關(guān)，例如，流體通過(guò)入口流入該結(jié)構(gòu)中并且通過(guò)出口流出該結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”與流體流經(jīng)各種部件的方向或者信號(hào)穿過(guò)各種部件的方向有關(guān)，即信號(hào)是相對(duì)于流體流動(dòng)的方向或信號(hào)移動(dòng)通過(guò)各種部件的方向，即信號(hào)在遇到下游部件之前遇到上游部件。

術(shù)語(yǔ)“頂部”和“底部”或“基部”用于指代與絕對(duì)基準(zhǔn)(即，地球表面)有關(guān)的位置/表面，其中，頂部總是高于底部/基部。術(shù)語(yǔ)“向上”和“向下”也與絕對(duì)基準(zhǔn)有關(guān)；向上的流動(dòng)始終抵抗地球的重力。

圖1是示出溶解箱160的示意圖，該溶解箱包括延伸通過(guò)溶解箱160的壁162和頂部164的聲發(fā)射傳感器150。雖然圖1示出了單個(gè)熔融物噴口110和單個(gè)溶解箱160，但是將會(huì)理解，多個(gè)熔融物噴口110和溶解箱160可以沿著回收爐100延伸。聲發(fā)射傳感器150具有讀取端(222，圖2)和第二端(224，圖2)，該第二端與設(shè)置在溶解箱160外部的讀取端222相對(duì)。讀取端222設(shè)置在溶解箱160內(nèi)。在其它示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器150可以完全設(shè)置在溶解箱160內(nèi)，使得讀取端222和第二端224兩者均設(shè)置在溶解箱160內(nèi)。

在又一些其它的示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器150可以完全設(shè)置在溶解箱160的外部，使得讀取端222和第二端224兩者均設(shè)置在溶解箱160的外部。圖1示出了穿過(guò)溶解箱160設(shè)置的多個(gè)聲發(fā)射傳感器150。多個(gè)聲發(fā)射傳感器150可以用于提供附加的詳細(xì)信號(hào)數(shù)據(jù)。聲發(fā)射傳感器150可以膠接、緊固或以其它方式附接到溶解箱160的頂部164或壁162。在其它示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器150可以與靠近或連通溶解箱160的管件相接合。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，磁體可以將聲發(fā)射傳感器150與溶解箱160或管件相接合。

當(dāng)熔融液滴130接觸綠液165時(shí)，熔融液滴130發(fā)出聲發(fā)射167。路人可以將這些聲發(fā)射167中的一些聽(tīng)作可聽(tīng)見(jiàn)的響聲。示例性聲發(fā)射傳感器150在傳輸放大信號(hào)311以用于進(jìn)一步的處理之前可以檢測(cè)聲發(fā)射167、將聲發(fā)射167轉(zhuǎn)換成電模擬信號(hào)307(圖3)、并對(duì)信號(hào)307進(jìn)行前置預(yù)放大。聲發(fā)射167可以是傳輸通過(guò)溶解箱160的音波或其它的能量波。

聲發(fā)射傳感器150可以包括壓電傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)(“MEMS”)傳感器或被配置為檢測(cè)聲發(fā)射167并將聲發(fā)射167轉(zhuǎn)換為電信號(hào)307的其它聲傳感器。此外，聲發(fā)射傳感器150可以包括諸如寬帶聲發(fā)射濾波器之類的濾波器316(圖3)。在其它示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器150可以包括窄帶聲發(fā)射濾波器。

如圖1所示，熔融物噴口110的第一端可以設(shè)置在回收爐100中、與回收爐相接合、或者朝回收爐100延伸，并且與熔融物噴口110的第一端相對(duì)的熔融物噴口110的第二端可以設(shè)置在溶解箱160中、與溶解箱160相接合、或者朝溶解箱160延伸。來(lái)自回收爐100的熔融物115向下流入到溶解箱160中。溶解箱160通常設(shè)置在罩蓋170的下方。限流器140發(fā)射擾亂熔融物115的流體145，以產(chǎn)生熔融液滴130。流體145通常是蒸汽。限流器140可以是噴灑噴嘴。

在所示的實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器150’延伸到由限流器140噴射的流體145中。流體145擴(kuò)散的區(qū)域可被稱為限流器140的流路。至少一個(gè)聲發(fā)射傳感器150的波導(dǎo)125期望地延伸到溶解箱160內(nèi)的液體中。在如圖1所示的示例性實(shí)施例中，液體是綠液165，但是將會(huì)理解，液體可以是在溶解箱160中使用的任何液體。至少一個(gè)其它的聲發(fā)射傳感器150’的波導(dǎo)125不接觸綠液165。

聲發(fā)射傳感器150’’被配置為檢測(cè)第一跡象的不平緩的熔融流。這是使用主從處理配置的聲發(fā)射傳感器150、150’和150’’的示例，其中，主傳感器(參見(jiàn)150’’)安裝在意向區(qū)域(例如，熔融物接觸流體的區(qū)域)附近，并且從屬或防護(hù)傳感器(參見(jiàn)150、150’)圍繞主傳感器(參見(jiàn)150’’)并消除從意向區(qū)域外部生成的噪音。例如，具有設(shè)置在限流器140的流路中的波導(dǎo)125的聲發(fā)射傳感器150’可以連續(xù)監(jiān)測(cè)在限流器140的流路中產(chǎn)生的聲發(fā)射167。系統(tǒng)可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行如下處理并生成指示正常限流器操作條件的信號(hào)分布。數(shù)據(jù)處理器336(圖3)接著可以從由主傳感器(參見(jiàn)150’’)記錄的信號(hào)中減去正常限流器操作條件的信號(hào)分布，該主傳感器位于熔融物與綠液165相接觸的區(qū)域的上方。以這種方式，可以使用主-從技術(shù)從主傳感器150’’處生成的信號(hào)中消除不相關(guān)的背景噪音。

在其它示例性實(shí)施例中，防護(hù)傳感器(參見(jiàn)150、150’)可以檢測(cè)作業(yè)基線水平442(參見(jiàn)圖4)，該基線表示在防護(hù)傳感器的檢測(cè)區(qū)域中在正常操作條件下的第一速率熔融流。例如，具有設(shè)置在限流器140的流路中的波導(dǎo)125的聲發(fā)射傳感器150’可以連續(xù)監(jiān)測(cè)在限流器140的流路中產(chǎn)生的聲發(fā)射167。與聲傳感器150’通信的數(shù)據(jù)處理器336可以寄存第一組處理波形432(圖4)，該波形指示限流器140的流路中的作業(yè)基線水平442。在熔融物流入發(fā)生之前，數(shù)據(jù)處理器336還可以寄存第二組處理波形433(圖4)，該波形超過(guò)作業(yè)基線水平442 200％以上。第二組處理波形433可以表示第二速率熔融流。在某些示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器336可以將從防護(hù)傳感器(參見(jiàn)150、150’)中產(chǎn)生的第一組處理波形432同從主傳感器(參見(jiàn)150’’)中產(chǎn)生的第一組處理波形432進(jìn)行印證，以確認(rèn)溶解箱160在正常操作條件下操作。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器336可以將從防護(hù)傳感器(參見(jiàn)150、150’)中產(chǎn)生的第二組處理波形433同從主傳感器(參見(jiàn)150’’)中產(chǎn)生的第二組處理波形433進(jìn)行印證。通過(guò)比較第二組處理波形433，數(shù)據(jù)處理器可以確認(rèn)預(yù)流入指征372(圖3)的存在，從而啟動(dòng)阻止或遏制熔融物流入的響應(yīng)。

熔融液滴130的平均溫度可以介于750℃至820℃之間。綠液165的平均溫度為約70℃至100℃。為了承受溶解箱160內(nèi)的熱量并經(jīng)受流體145，聲發(fā)射傳感器150可以具有由構(gòu)造為承受高溫和高壓的材料制成的殼體151。示例包括鋁、雙相不銹鋼或常規(guī)不銹鋼。此外，根據(jù)溶解箱160內(nèi)的平均溫度，具有設(shè)置在溶解箱160內(nèi)的電子器件或換能元件的示例性聲發(fā)射傳感器150可以被配置為在100℃以上的溫度下或者在160℃以上的溫度下操作。具有設(shè)置在溶解箱外部的電子器件或換能元件的聲發(fā)射傳感器150可以被配置為50℃以上的溫度下操作。

參照?qǐng)D1、圖3和圖4，聲發(fā)射傳感器150連續(xù)檢測(cè)聲發(fā)射167，并且數(shù)據(jù)處理器336可以連續(xù)地處理或變換數(shù)字信號(hào)以準(zhǔn)備信號(hào)分析(例如，分析處理信號(hào)以檢測(cè)預(yù)熔融物流入指征372)。在其它示例性系統(tǒng)中，聲發(fā)射傳感器150可以以諸如10毫秒(“ms”)、一秒、或六十秒等的時(shí)間區(qū)間對(duì)聲發(fā)射167進(jìn)行采樣。一旦被處理，數(shù)據(jù)處理器336輸出輸出信號(hào)O。輸出信號(hào)O可以被傳輸給計(jì)算機(jī)338和顯示器339。輸出信號(hào)O包括表示第一速率熔融流的第一組處理波形432(即，作業(yè)基線水平442)。根據(jù)顯示器339的標(biāo)度，第一組處理波形432可以看起來(lái)具有基本恒定的幅值。在顯示器339(參見(jiàn)用于顯示器輸出的圖4、圖5A和圖5B)上，具有基本恒定的幅值的第一組波形432可以看起來(lái)映射到表示第一組波形432的平均幅值的基本水平的直線。顯示器339可以進(jìn)一步輸出浮動(dòng)閾值F，該浮動(dòng)閾值F是具有由信號(hào)的時(shí)均測(cè)量值確立的幅值的閾值。在圖4中，浮動(dòng)閾值F表示輸出信號(hào)O在時(shí)間區(qū)間期間的平均幅值。該第一組處理波形432表示作業(yè)基線水平442，該作業(yè)基線水平基于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)聲發(fā)射傳感器150的輸入來(lái)指示正常的、平緩的熔融流和限流器流體流。正常的平緩的熔融流可以包括第一速率熔融流。基線442可以進(jìn)一步指示所謂的回收爐活動(dòng)。在其它示例性實(shí)施例中，在每個(gè)熔融物噴口110的出口附近放置的聲發(fā)射傳感器150’將檢測(cè)第一跡象的不平緩熔融流、熔融物流入和限流器140的問(wèn)題。

在突然的熔融物流入之前，處理信號(hào)368的幅值可以基本低于作業(yè)基線水平，隨后第二組處理波形433的幅值基本高于作業(yè)基線水平442，例如，比作業(yè)基線水平442高100％、150％以上、至少200％、200％、至少300％、300％以上、至少500％或500％以上。第二組處理波形433可以由一個(gè)或多個(gè)幅值峰值461表征。第二組處理波形433的幅值峰值461基本上超過(guò)作業(yè)基線水平442的平均幅值至少200％。第二組處理波形433可以表示第二速率熔融流。預(yù)流入指征372包括第二組波形433，該波形基本上超過(guò)作業(yè)基線水平442至少200％。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，第二組波形433中的一個(gè)或多個(gè)幅值峰值461還可以包括預(yù)流入指征372。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，預(yù)流入指征372可以包括第二組波形433中的基本上超過(guò)作業(yè)基線水平442的三個(gè)或更多個(gè)幅值峰值461。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，預(yù)流入指征372可以包括第二組波形433中的基本上超過(guò)作業(yè)基線水平442的至少五個(gè)幅值峰值461。

在導(dǎo)致熔融物流入的條件下，聲發(fā)射167的頻率可以低于一個(gè)或多個(gè)熔融物噴口110處的作業(yè)基線水平442。也就是說(shuō)，一旦被預(yù)處理和被處理，輸出信號(hào)O還可以包括第三組處理波形441，該波形的幅值低于作業(yè)基線水平442的平均幅值。在包括顯示器339或用戶界面的系統(tǒng)中，可以不描繪第三組處理波形441，或者第三組處理波形441可以表示為第一組處理波形432中的間隙。較低速率的聲發(fā)射167與在其它情況下會(huì)導(dǎo)致較低速率的聲發(fā)射167的工藝條件無(wú)關(guān)。示例性系統(tǒng)305可以將來(lái)源于聲信號(hào)傳感器150’的處理信號(hào)368與來(lái)源于聲信號(hào)傳感器150的處理信號(hào)368進(jìn)行比較，以確定較低速率的聲發(fā)射167是否是當(dāng)前溶解箱或回收爐工況的預(yù)期結(jié)果，其中，該聲信號(hào)傳感器150’設(shè)置在限流器140和熔融物噴口110附近，該聲信號(hào)傳感器150穿過(guò)溶解箱160設(shè)置。如果較低速率的聲發(fā)射167(和所得到的第三組處理波形441)不是當(dāng)前溶解箱或回收爐工況的預(yù)期結(jié)果，則較低速率的聲發(fā)射167可能指示熔融流噴口阻擋，或者指示回收爐100中的波動(dòng)熔融流，并且還可能包括預(yù)流入指征372。

如圖4所示，預(yù)流入指征372可以包括初始預(yù)流入指征372_a和即將發(fā)生的預(yù)流入指征372_b，初始預(yù)流入指征的特征在于第三組處理波形441具有不是工藝條件的預(yù)期結(jié)果的較低速率的聲發(fā)射167，即將發(fā)生的預(yù)流入指征372_b的特征在于第二組處理波形433具有的一個(gè)或多個(gè)幅值峰值461超過(guò)第一組處理波形432200％以上。在某些示例性系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理器336一旦檢測(cè)到初始預(yù)流入指征372_a則可以啟動(dòng)響應(yīng)(諸如警報(bào)等)或工藝條件的改變，或者啟動(dòng)熔融物遏制。在其它示例性系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理器336可以響應(yīng)于檢測(cè)到初始預(yù)流入指征372_a而觸發(fā)第一警報(bào)。

在其它示例性實(shí)施例中，顯示器339可以顯示由第一組處理波形432的平均幅值定義的第一浮動(dòng)閾值479和由第二組處理波形433定義的第二浮動(dòng)閾值480。預(yù)流入指征372還可以包括從第一浮動(dòng)閾值479到第二浮動(dòng)閾值480的轉(zhuǎn)變(參見(jiàn)372_b)，其中，第二浮動(dòng)閾值480超過(guò)第一保持閾值479至少100％。也就是說(shuō)，預(yù)流入指征372可以包括浮動(dòng)閾值F增加了100％以上。

應(yīng)當(dāng)理解，使用任何信號(hào)處理公式來(lái)變換以下聲發(fā)射信號(hào)以預(yù)測(cè)熔融物流入的做法被認(rèn)為在本文的范圍內(nèi)：該信號(hào)高于20KHz并且源自溶解箱中的響聲。20KHz頻率代表人類聽(tīng)覺(jué)的上限。將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，使用任何信號(hào)處理公式來(lái)變換以下聲發(fā)射信號(hào)以預(yù)測(cè)熔融物流入的做法被認(rèn)為在本文的范圍內(nèi)：該信號(hào)高于100KHz并且源自溶解箱中的響聲。

在其它示例性實(shí)施例中，預(yù)流入指征372可以包括幅值衰減預(yù)流入指征372_c，其中，兩個(gè)或更多個(gè)幅值峰值461在設(shè)定的時(shí)間單位內(nèi)超過(guò)閾值483。閾值483可以是電壓閾值、浮動(dòng)閾值、系統(tǒng)檢查閾值或由用戶或儀器設(shè)定的其它閾值，預(yù)流入指征372可以與這些閾值進(jìn)行比較。例如，當(dāng)顯示器339以一秒的分辨率顯示輸出信號(hào)O時(shí)，幅值衰減預(yù)流入指征372_c每秒可以包括超過(guò)閾值483的兩個(gè)或更多個(gè)幅值峰值461。在顯示器339每隔10ms顯示輸出信號(hào)O的實(shí)施例中，幅值衰減預(yù)流入指征372_c每10毫秒可以包括超過(guò)閾值483的兩個(gè)或更多個(gè)幅值峰值461。幅值峰值461超過(guò)閾值483越大，則熔融物流入將越可能引起溶解箱爆炸(參見(jiàn)531，圖5B)。

圖2示出了聲發(fā)射傳感器250，其中，聲波167(圖1)使波導(dǎo)225振動(dòng)。聲發(fā)射傳感器250被配置為連續(xù)地檢測(cè)聲發(fā)射167。聲發(fā)射傳感器250具有波導(dǎo)225，該波導(dǎo)與變換器285相接合。在所描繪的實(shí)施例中，變換器285是壓電晶體，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以使用本領(lǐng)域中已知的其它變換器。波導(dǎo)225具有從變換器285延伸到讀取端222的長(zhǎng)度L1。

保護(hù)套227可以使波導(dǎo)長(zhǎng)度的一部分L3免受溶解箱260內(nèi)的熔融物飛濺、液體飛濺以及溫度和壓力。波導(dǎo)的暴露部分L2可以直接暴露于溶解箱265內(nèi)的綠液165。操作者可以將波導(dǎo)225插入通過(guò)設(shè)置在溶解箱260的壁262或頂部164的入口套管229。絕緣體228可以密封入口套管229中的開(kāi)口并且使波導(dǎo)225隔離于溶解箱壁262和套筒229，以使與響聲檢測(cè)無(wú)關(guān)的背景信號(hào)最小化。

如圖2和圖3所示，聲波167接觸波導(dǎo)225，波導(dǎo)225振動(dòng)并且以機(jī)械的方式將聲波167傳遞給變換器285。聲發(fā)射傳感器250可以具有閾值水平。閾值水平是閾值幅值，該閾值幅值與聲發(fā)射167的幅值相比較。聲發(fā)射傳感器250可以被配置為寄存幅值大于閾值水平或者小于閾值水平的聲發(fā)射167。變換器285接著將高于閾值水平的聲發(fā)射167轉(zhuǎn)換為初始電信號(hào)307。變換器285和相聯(lián)的電子器件通常在殼體220內(nèi)受到保護(hù)。

預(yù)放大器221接著可以放大信號(hào)307。后續(xù)放大器(參見(jiàn)313)可以在數(shù)據(jù)處理器336接收預(yù)處理信號(hào)318之前進(jìn)一步放大信號(hào)307。雖然本文中并沒(méi)有限制聲發(fā)射傳感器250具有預(yù)裝的預(yù)放大器221，但是典型的聲發(fā)射傳感器250通常具有預(yù)裝的預(yù)放大器221。預(yù)放大器221通?？梢詫⑿盘?hào)307放大約40至60分貝(“dB”)。諸如高通、低通、或帶通濾波器之類的濾波器316接著可以將信號(hào)過(guò)濾到高于20KHz的計(jì)劃頻率范圍。在其它示例性實(shí)施例中，濾波器316可以將信號(hào)過(guò)濾到高于100KHz的計(jì)劃頻率范圍。A/D轉(zhuǎn)換器326接著可以將模擬信號(hào)307轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)312。數(shù)據(jù)處理器366接收放大和過(guò)濾的數(shù)字信號(hào)311、317、312(即，預(yù)處理信號(hào)318)并且執(zhí)行處理或信號(hào)變換法356以產(chǎn)生處理信號(hào)368。數(shù)據(jù)處理器366可以進(jìn)一步被配置為檢測(cè)預(yù)流入指征372。聲發(fā)射傳感器250可以包括用于完整的信號(hào)處理的電子器件，電子器件可以包括放大器313、濾波器316、A/D轉(zhuǎn)換器326、數(shù)據(jù)處理器366和顯示器339。在聲發(fā)射傳感器250不包括所有處理元件的其它示例性實(shí)施例中，電纜223可以將信號(hào)傳輸給下一個(gè)信號(hào)處理器。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器250可以以無(wú)線的方式傳輸信號(hào)。

盡管聲發(fā)射傳感器250可以被配置為檢測(cè)聲發(fā)射的范圍，但是聲發(fā)射傳感器250通常具有諧振頻率。即，聲發(fā)射傳感器250通常被配置為在諧振頻率下提供高分辨率的電信號(hào)。盡管聲發(fā)射傳感器250可以檢測(cè)聲波167并且傳輸諧振頻率之上或之下的信號(hào)307，但是這些非諧振信號(hào)的細(xì)節(jié)比在諧振頻率下檢測(cè)到的細(xì)節(jié)相對(duì)較少。在壓電傳感器中，壓電晶體的厚度限定傳感器的諧振頻率。在示例性實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器250具有的諧振頻率可以高于20KHz并且期望高于100KHz。

壓電傳感器通常還具有使壓電晶體失去其壓電特性的溫度。在聲發(fā)射傳感器250是壓電傳感器的實(shí)施例中，期望選擇被配置為在溶解箱260的典型溫度下工作的壓電傳感器。

圖3是表示用于檢測(cè)溶解箱260中的響聲的模式的示例性聲發(fā)射系統(tǒng)305的流程圖。一個(gè)或多個(gè)聲發(fā)射傳感器250連續(xù)地檢測(cè)聲發(fā)射367。信號(hào)變換器385將聲發(fā)射367轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)307。預(yù)處理器335接著對(duì)信號(hào)307進(jìn)行預(yù)處理。信號(hào)307在應(yīng)用信號(hào)變換法356之前經(jīng)歷預(yù)處理的順序是無(wú)關(guān)緊要的。預(yù)處理器335可以包括濾波器316、放大器313、A/D轉(zhuǎn)換器326或計(jì)算機(jī)338。信號(hào)預(yù)處理可以包括少于所有列出的預(yù)處理器335的一個(gè)或多個(gè)預(yù)處理器335、或多種類型的選擇預(yù)處理器335。例如，預(yù)處理可以包括在聲發(fā)射傳感器250中將信號(hào)預(yù)放大40dB至60dB以及在設(shè)置于聲發(fā)射傳感器250外部的放大器中進(jìn)一步放大信號(hào)兩者；然而，布置在聲發(fā)射傳感器250內(nèi)部的預(yù)放大器和布置在聲發(fā)射傳感器250外部的放大器均被認(rèn)為是用于預(yù)處理和預(yù)處理器335的放大器313。

濾波器316產(chǎn)生濾波信號(hào)317。濾波器316可以是模擬濾波器、高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器、數(shù)字濾波器或在信號(hào)處理中使用的其它濾波器。濾波器316濾除不期望的低頻(高通濾波器)、不期望的高頻(低通濾波器)或不期望的高頻和低頻兩者(帶通濾波器)。操作者可以手動(dòng)選擇所需的濾波器316。在本文所公開(kāi)的示例性系統(tǒng)中，操作者可以隔離出介于100KHz和300KHz之間的信號(hào)頻率。該范圍足夠高以避開(kāi)大多數(shù)機(jī)械噪音，但也足夠低以檢測(cè)離源頭足夠遠(yuǎn)的聲發(fā)射167。這可以允許操作者將聲發(fā)射傳感器150放置在溶解箱壁262中或溶解箱260附近。在其它示例性實(shí)施例中，可以自動(dòng)設(shè)定濾波器316。可以以這種方式濾除低于20KHz的不期望的頻率(例如，與預(yù)測(cè)突然的熔融物流入無(wú)關(guān)的頻率)。在其它示例性實(shí)施例中，可以以這種方式濾除低于100KHz的不期望的頻率。

不受理論的束縛，可以期望高通濾波器濾除液體噪音，該液體噪音可來(lái)自流體的湍流、流體的沸騰和泄漏。高通濾波器可以進(jìn)一步濾除來(lái)自與該系統(tǒng)接觸的機(jī)械零件的機(jī)械噪音。周期噪音(例如，來(lái)自往復(fù)或旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重復(fù)噪音)也可以用高通濾波器濾除。低通濾波器可用于濾除電磁噪音。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，機(jī)械噪音的頻率通常低于由溶解箱260中的最高頻率范圍的響聲爆發(fā)出的聲發(fā)射。

放大器313放大信號(hào)的幅值以產(chǎn)生放大信號(hào)311。放大器313可以是模擬放大器、預(yù)放大器、數(shù)字放大器或在信號(hào)處理中使用的其它放大器。放大器可以預(yù)放大從變換器385中產(chǎn)生的信號(hào)307。信號(hào)307可以在被過(guò)濾之后被進(jìn)一步放大，并且A/D轉(zhuǎn)換器326接著可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)312。處理步驟的順序改變被認(rèn)為在本文的范圍內(nèi)。

應(yīng)當(dāng)理解，一些或所有的預(yù)處理器335可以居于聲發(fā)射傳感器250中(例如，在單個(gè)殼體251內(nèi)，在單個(gè)電路板上等)。在其它示例性實(shí)施例中，預(yù)處理器335可以作為聲發(fā)射傳感器250外部的單獨(dú)設(shè)備居于系統(tǒng)中。

預(yù)處理器335產(chǎn)生預(yù)處理信號(hào)318。數(shù)據(jù)處理器366接收預(yù)處理信號(hào)并且應(yīng)用信號(hào)變換法356以生成處理信號(hào)368。處理信號(hào)368可以作為輸出信號(hào)O從數(shù)據(jù)處理器中輸出。數(shù)據(jù)處理器366可以是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(“FGPA”)。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器366可以是專用集成電路(“ASIC”)。數(shù)據(jù)處理器366接收處理信號(hào)318并且可以執(zhí)行作為信號(hào)變換法356的連續(xù)計(jì)數(shù)分析。

在其它示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器366可以進(jìn)行作為信號(hào)變換法356的快速傅里葉變換法(“FFT”)。在其它示例性系統(tǒng)中，信號(hào)變換法356可以包括均方根(“RMS”)法、標(biāo)準(zhǔn)偏差法、偏態(tài)法、峰度法、平均法、方差法，或者信號(hào)變換法可以使用模糊邏輯法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其它的信號(hào)處理方法，以產(chǎn)生處理信號(hào)368。數(shù)據(jù)處理器366可以被進(jìn)一步被配置為在輸出輸出信號(hào)O之前檢測(cè)預(yù)流入指征372。

輸出信號(hào)O接著可以被發(fā)送到計(jì)算機(jī)338，該計(jì)算機(jī)338可以被配置為確認(rèn)預(yù)流入指征372并且在顯示器339或其它用戶界面上顯示輸出信號(hào)O。作為示例，輸出信號(hào)O可以被顯示為連續(xù)頻譜顯示、長(zhǎng)時(shí)間包絡(luò)線，或者輸出信號(hào)O可以通過(guò)僅顯示超過(guò)預(yù)定閾值的信號(hào)部分(例如，超過(guò)第一組處理波形432的部分)來(lái)顯示。

在某些示例性實(shí)施例中，顯示器339可以如下顯示經(jīng)處理的信號(hào)：處理信號(hào)是以線性描繪并表示為電壓的整流的時(shí)間平均聲發(fā)射信號(hào)。顯示器339可以進(jìn)一步顯示處理信號(hào)的能量，其中，處理信號(hào)的能量被評(píng)估為電壓平方的函數(shù)對(duì)時(shí)間的積分。還可以顯示信號(hào)強(qiáng)度，其中，信號(hào)強(qiáng)度被測(cè)量為與伏-秒成比例的單位中的整流聲發(fā)射信號(hào)的面積。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，顯示器339可以僅顯示超過(guò)閾值的處理信號(hào)。

閾值可以是用戶可調(diào)節(jié)的、固定的、或浮動(dòng)的閾值。浮動(dòng)閾值作為噪音輸出的函數(shù)隨時(shí)間變化。浮動(dòng)閾值可以用于在背景噪音較高并變化的情況下將背景噪音與聲發(fā)射事件區(qū)分開(kāi)。電壓閾值是電子比較器上的電壓水平，使得幅值大于該水平的信號(hào)將被識(shí)別。

顯示器339可以每隔10毫秒(“ms”)、一秒、60秒、或由操作者選擇的任何其它時(shí)間區(qū)間來(lái)顯示計(jì)數(shù)趨勢(shì)分辨率。所有其它趨勢(shì)(快速傅里葉變換法、均方根等)均期望以一秒的分辨率顯示。因?yàn)槁暟l(fā)射傳感器150連續(xù)地檢測(cè)聲發(fā)射167，所以只要聲發(fā)射傳感器150仍然保有功能，總時(shí)間趨勢(shì)可以持續(xù)諸如多年。

在其它示例性實(shí)施例中，當(dāng)計(jì)算機(jī)338識(shí)別到預(yù)流入指征372時(shí)，計(jì)算機(jī)338可以啟動(dòng)響應(yīng)353。響應(yīng)353可以包括改變工藝條件，諸如使用例如在美國(guó)專利No.9,206,548中所公開(kāi)的限流板約束或阻擋熔融流。在其它實(shí)施例中，響應(yīng)353可以包括調(diào)節(jié)回收爐內(nèi)的工藝條件。改變回收爐內(nèi)的工藝條件可以包括調(diào)節(jié)燃燒速率、黑液流速、空氣流速、空氣流路、黑液流路、溫度、壓力和反應(yīng)物濃度。改變工藝條件可以包括：諸如通過(guò)約束熔融物噴口110中的熔融物流速或者通過(guò)防止熔融物噴口110的熔融物115進(jìn)入溶解箱160等，將指示熔融物流入的第二速率熔融流變成指示作業(yè)基線水平442的第一速率熔融流。軟件可以被配置為啟動(dòng)響應(yīng)353。在其它實(shí)施例中，響應(yīng)353可以包括增大離開(kāi)限流器140的流體速率。在又一些其它實(shí)施例中，響應(yīng)353可以包括觸發(fā)一個(gè)或多個(gè)警報(bào)。所公開(kāi)的響應(yīng)353與控制熔融流的其它常用方法的組合被認(rèn)為在本文的范圍內(nèi)。

在某些示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器366可以居于計(jì)算機(jī)338中。在其它示例性實(shí)施例中，設(shè)置在計(jì)算機(jī)338外部的數(shù)據(jù)處理器可以諸如通過(guò)使用對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換的信號(hào)變換法356開(kāi)始處理預(yù)處理信號(hào)318，并且接著將變換信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)338，以用于預(yù)流入指征檢測(cè)。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)338可以包括預(yù)處理器335并且執(zhí)行一些或所有的信號(hào)預(yù)處理步驟。在又一些其它的示例性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)338可以應(yīng)用信號(hào)變換法356。

圖5A描繪了可以在顯示器339上看到的FFT輸出信號(hào)O。輸出信號(hào)O是表示溶解箱160中的作業(yè)基線水平442(圖4)的第一組處理波形532。在所示的實(shí)施例中，預(yù)處理信號(hào)318已經(jīng)被過(guò)濾為100KHz以上。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類聽(tīng)覺(jué)和檢測(cè)通過(guò)空氣傳輸?shù)囊纛l波的麥克風(fēng)的范圍。用戶可以將閾值583設(shè)定在例如20處。在所示的標(biāo)度中，第一組處理波形532具有偶然的、隨機(jī)分布的、超過(guò)閾值的峰值578。這些偶然超過(guò)閾值的峰值578’一般超過(guò)閾值583的次數(shù)取決于閾值設(shè)定在何處以及指定的時(shí)間段。例如，當(dāng)顯示器339每隔一秒顯示幅值峰值578時(shí)，偶然超過(guò)閾值的峰值578’每分鐘可能不超過(guò)閾值583幾次以上。在所示的實(shí)施例中，閾值583被設(shè)定在20處并且顯示分辨率被設(shè)定為一秒。通常，偶然超過(guò)閾值的峰值578’在連續(xù)三秒內(nèi)不會(huì)超過(guò)閾值583。因?yàn)樘幚硇盘?hào)368(圖3)是高于20KHZ的信號(hào)并且背景噪音已經(jīng)在預(yù)處理335期間被濾除，所以偶然超過(guò)閾值的峰值578’表示不會(huì)危及溶解箱的結(jié)構(gòu)完整性的正常熔融物響聲或周期性的較少的熔融物流入。第一組處理波形532和作業(yè)基線水平442包括這些偶然超過(guò)閾值的峰值578’。應(yīng)當(dāng)理解，偶然超過(guò)閾值的峰值表示正常的熔融物響聲活動(dòng)。對(duì)這些偶然超過(guò)閾值的峰值的描繪會(huì)根據(jù)特定的溶解箱環(huán)境以及用戶為了顯示輸出O所選擇的速率和標(biāo)度而變化。顯示器339可以進(jìn)一步顯示浮動(dòng)閾值F(圖4)，該浮動(dòng)閾值F表示在指定的時(shí)間區(qū)間輸出信號(hào)O的平均幅值。

在圖5B中，F(xiàn)FT輸出信號(hào)O包括轉(zhuǎn)變到第二組處理波形533的第一組處理波形532。在所示的實(shí)施例中，預(yù)處理信號(hào)318已經(jīng)被過(guò)濾到100KHz以上。第二組處理波形533包括在指定的時(shí)間段內(nèi)始終超過(guò)閾值583的幅值峰值561模式。例如，在圖5B中，閾值583被設(shè)定在20處，并且顯示器339顯示每秒的幅值峰值。

預(yù)流入指征372可以包括幅值峰值561的模式。此外，預(yù)流入指征372可以包括周期預(yù)流入指征372_d，其特征在于在一段時(shí)間區(qū)間內(nèi)重復(fù)幅值衰減預(yù)流入指征(參見(jiàn)372_c，圖4)。在所示的實(shí)施例中，周期預(yù)流入指征372_d包括至少五個(gè)幅值衰減預(yù)流入指征C₁、C₂、C₃、C₄和C₅。在所示的實(shí)施例中，周期預(yù)流入指征372_d發(fā)生在約三個(gè)小時(shí)的時(shí)間段。然而，應(yīng)當(dāng)理解，周期預(yù)流入指征372_d可以包括至少兩個(gè)幅值衰減預(yù)流入指征372_c。本文所述的系統(tǒng)可以在檢測(cè)到任何預(yù)流入指征372時(shí)啟動(dòng)工藝條件的改變。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)一旦檢測(cè)到周期預(yù)流入指征372_d則觸發(fā)第一警報(bào)或工藝條件的改變并且一旦檢測(cè)到延長(zhǎng)的預(yù)流入指征372_e時(shí)則觸發(fā)第二警報(bào)或工藝條件的改變。

預(yù)流入指征372可以包括延長(zhǎng)的預(yù)流入指征372_e。圖5B中示出在時(shí)間區(qū)間E內(nèi)的延長(zhǎng)的預(yù)流入指征372_e。延長(zhǎng)的流入前指征372_e在分辨率區(qū)間內(nèi)具有多個(gè)幅值峰值561并且可能不一定顯示幅值衰減預(yù)流入指征372_c或周期預(yù)流入指征372_d。應(yīng)當(dāng)理解，時(shí)間區(qū)間E可以根據(jù)特定溶解箱160的配置和條件以及聲發(fā)射傳感器150的采樣頻率、數(shù)據(jù)處理器366和輸出信號(hào)O的分辨率而變化。例如，在所示的輸出信號(hào)O中，時(shí)間區(qū)間E發(fā)生約一小時(shí)四十五分鐘。不管延長(zhǎng)的預(yù)流入指征372_e是如何描繪或顯示的，延長(zhǎng)的預(yù)流入指征372_e指示熔融物流入即將發(fā)生或目前正在發(fā)生。系統(tǒng)或系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可以響應(yīng)于檢測(cè)到延長(zhǎng)的預(yù)流入指征372_e而啟動(dòng)改變工藝條件或者遏制熔融物。如果在檢測(cè)到延長(zhǎng)的預(yù)流入指征372_e時(shí)并未遏制熔融流，則爆炸531可能即將發(fā)生。一旦調(diào)節(jié)工藝條件或遏制熔融物流入，第二組處理波形533可以轉(zhuǎn)變回指示作業(yè)基線水平442的第一組處理波形532。

預(yù)流入指征372還可以包括計(jì)數(shù)趨勢(shì)和快速傅里葉變換趨勢(shì)，其中，計(jì)數(shù)趨勢(shì)描繪了在快速傅里葉變換趨勢(shì)的頻帶超過(guò)第一組處理波形432 300％以上之前的、的溶解箱160中的遞減的響聲強(qiáng)度。

此外，預(yù)測(cè)溶解箱中的熔融物流入的示例性方法可以包括以下步驟：使用聲傳感器檢測(cè)源自溶解箱內(nèi)的熔融物響聲的聲發(fā)射；將聲發(fā)射轉(zhuǎn)換成初始電信號(hào)；放大初始電信號(hào)以產(chǎn)生放大信號(hào)；將放大信號(hào)過(guò)濾到高于20KHz的計(jì)劃頻率范圍；輸出計(jì)劃頻率范圍內(nèi)的第一輸出信號(hào)，其中，第一輸出表示在沒(méi)有熔融物流入的情況下溶解箱內(nèi)的作業(yè)基線水平442；輸出基本上超過(guò)第一輸出信號(hào)200％以上的第二輸出信號(hào)，其中，第二輸出信號(hào)包括信號(hào)峰值，并且其中，第二信號(hào)輸出中的三個(gè)或更多個(gè)信號(hào)峰值包括預(yù)流入指征；響應(yīng)于預(yù)流入指征減少進(jìn)入到溶解箱內(nèi)的熔融流。

示例性系統(tǒng)可以包括：溶解箱，其鄰近回收爐，其中，熔融物噴口流體連通回收爐和溶解箱；熔融物，其設(shè)置在熔融物噴口中，其中，熔融物以第一速率通過(guò)熔融物噴口從回收爐流動(dòng)到溶解箱中，并且其中，熔融物接觸溶解箱內(nèi)的液體從而生成聲發(fā)射；聲發(fā)射傳感器，其具有讀取端，該讀取端被定向?yàn)闄z測(cè)源自溶解箱的聲發(fā)射，其中，聲發(fā)射傳感器具有變換器，變換器與讀取端進(jìn)行信號(hào)通信，并且其中，變換器被配置為將聲發(fā)射轉(zhuǎn)換為初始電信號(hào)；預(yù)處理器，其被配置為放大、過(guò)濾和數(shù)字化初始電信號(hào)以產(chǎn)生頻率大于20KHz的預(yù)處理信號(hào)，其中，預(yù)處理器設(shè)置在變換器的下游；數(shù)據(jù)處理器，其與預(yù)處理器進(jìn)行信號(hào)通信，其中，數(shù)據(jù)處理器被配置為使用變換方法變換預(yù)處理信號(hào)以產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中，輸出信號(hào)包括表示第一速率的經(jīng)處理的第一組波形和表示第二速率熔融流的第二組波形，經(jīng)處理的第二組波形具有的幅值峰值超過(guò)經(jīng)處理的第一組波形200％以上，以包括預(yù)流入指征。

另一示例性系統(tǒng)可包括：溶解箱，其鄰近回收爐；熔融物噴口，其具有靠近回收爐的第一端以及與第一端相對(duì)的靠近溶解箱的第二端，其中，熔融物噴口構(gòu)造成接收來(lái)自回收爐的熔融物并將熔融物輸送到溶解箱；聲發(fā)射傳感器，其具有讀取端，讀取端被配置為檢測(cè)源自與溶解箱中的液體相接觸的熔融物的聲發(fā)射，并且其中，聲發(fā)射傳感器具有變換器，變換器與讀取端進(jìn)行信號(hào)通信，并且其中，變換器被配置為將聲發(fā)射轉(zhuǎn)換為初始電信號(hào)；預(yù)處理器，其被配置為放大、過(guò)濾和數(shù)字化初始電信號(hào)以產(chǎn)生頻率大于20KHz的預(yù)處理信號(hào)，其中，預(yù)處理器設(shè)置在變換器的下游；數(shù)據(jù)處理器，其與預(yù)處理器進(jìn)行信號(hào)通信，其中，數(shù)據(jù)處理器被配置為使用變換方法變換預(yù)處理信號(hào)以產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中，輸出信號(hào)包括經(jīng)處理的表示第一速率熔融流的第一組波形和表示第二速率熔融流的第二組波形，經(jīng)處理的第二組波形具有的幅值峰值超過(guò)經(jīng)處理的第一組波形200％以上，以包括預(yù)流入指征。

雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體地示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上做出各種改變。