專利名稱：用于測量熔融物質(zhì)中的參數(shù)的測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，其用于測量熔融物質(zhì)中的參數(shù)，尤其用于測量溫度，尤其用于測量具有500°c以上的熔點的熔融金屬或者熔融晶體(冰晶石)物質(zhì)中的溫度，所述裝置具有從熔融物質(zhì)中接收輻射的光纖并具有包括用于接納所述光纖的外周部和由所述外周部所包圍的內(nèi)部空間的線纜卷筒。本發(fā)明還涉及適于用在根據(jù)本發(fā)明的測量裝置中的線纜卷筒。
背景技術：
從US6，227，702B1和DE10331125B3中已知類似的測量裝置。這里，將光纖用于在熔融物質(zhì)內(nèi)進行測量，從而光纖一方面與測量裝置連接，另ー方面與浸沒在熔融物質(zhì)內(nèi)的浸沒式吹管連接。通過浸沒式吹管的供給機構供給光纖，并且根據(jù)光纖的消耗以牽引的方式引導光纖，從而使光纖從ー種類型的線纜卷筒上卷脫。從上面所引用的兩個公開的說明書中可充分地知曉測量過程。對于所使用的相對長的光纖(長達幾百米)來說，顯而易見的是，光纖在其浸沒端接收具有多個所謂的波模(也被稱為振蕩模式(vibrational mode))的輻射。各個波模沿著光纖的較長的長度衰減至不同的程度，并且如果情形相符，則會由于相互干涉而發(fā)生改變。衰減的過程，以及由此造成的信號改變的過程，是光信號通過光纖而傳播的路徑長度的函數(shù)。總體上，當光纖的長度由于光纖在測量過程中的消耗而改變大約100米時，這例如會使大約1600°C的溫度測量信號產(chǎn)生10°C以上的明顯的劣化。為了將所述劣化效果在多次測量中保持為盡可能的小，通常保持光纖在線纜卷筒上具有相當大的長度并且不消耗光纖，盡管這ー做法是昂貴的，也如此。從通信領域已知所謂的波模濾波器，其中光纖在某些部位的直徑的特定減小消除了波摸。這在通信領域可以不困難地實現(xiàn)，這是由于光纖的長度相對恒定(光纖不被消耗)并且光與光纖的所謂芯體耦合而不與其套管耦合。與芯體類似地，套管由石英玻璃構成。用于通信的光纖的長度通常遠大于一千米；在這樣的距離下，套管內(nèi)的波模被消除，并且不產(chǎn)生干渉效應。在冶金領域，尤其當用于測量時，使用明顯較短、通常短于500米的光纖，因此，光與光纖的芯體和套管兩者相耦合，并且因此非常不穩(wěn)定。光纖在使用期間暴露在變化非常大的溫度下同樣會對穩(wěn)定性造成損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有的測量裝置進行改迸，并實現(xiàn)更加精確的測量。通過本發(fā)明中的ー些特征實現(xiàn)了該目的。利用本發(fā)明中的附加特征可以容易地得到有利的改進。如上所限定的測量裝置的特征在于，在所述線纜卷筒的內(nèi)部空間中設置有用于所述光纖的配線器和波模濾波器。結果，將用于引導光束的主要部件結合在相對小的空間里并且干涉波模被濾除，從而即使光纖的長度明顯地變化，也可以改善在熔融物質(zhì)內(nèi)、測量的測量精度。于是，例如在溫度大致為1600°C的熔融物質(zhì)中，在石英玻璃光纖被消耗的過程中的測量精度和測量再現(xiàn)性被改善為波動小于10°C。光纖包括芯體和包層，這二者均由石英玻璃制成；以及圍繞石英玻璃的套殼，其至少在預期被消耗的部分處可以用諸如鋼等金屬制成，并且套殼機械地保持石英玻璃的穩(wěn)定性。在不能被消耗的部分中，套殼無妨可以用塑料材料制成。配線器也被稱為術語“組織器(organiser) ”。其不僅用于補償在被消耗之后所更換的光纖由于長度不同而可能存在的長度波動，還用于利用也被稱為“接合器”的光纖連接器將光纖的可消耗部分與光纖的不用于消耗的另ー個部分連接起來，從而使不用于消耗的光纖能夠設置為與信號變換器或者電子器件單元耦合。在通信領域，例如從US5，802，237A中已知這種類型的連接器或組織器，或者從 EP1377862B1 中已知其不同的結構形式。在 EP222662A1、EP903594A1、W02010/015846A1、W02010/001156A1或W02008/017622A1中，已知用于通信領域的這種類型的其他組織器。然而，這些組織器用于固定式的操作以及不可消耗的光纖，而根據(jù)本發(fā)明的測量裝置基于其類型用于消耗在此使用的光纖的情況。因此，優(yōu)選的是，將線纜卷筒以能夠旋轉(zhuǎn)的方式設置在測量裝置的運載件上，即，非常常規(guī)地設置在支架上。運載件可以設置為框架和/或可以設置有能用于承裝測量裝置的各個部件的外売。線纜卷筒可以設置在外殼的內(nèi)部或外部。在運載件上可以設置固定有線纜卷筒的可旋轉(zhuǎn)的輪或者可旋轉(zhuǎn)的支架，并且線纜卷筒可以在輪或支架上方與運載體連接。具體地說，運載件可以設置為可移動的，從而可以根據(jù)需要來運送測量裝置。為此，可以設置例如輪或把手，線纜卷筒可以設置在包括其它控制元件和/或電子元件的外殼里。運載件上可以設置有保持件，從而在測量之間的停歇期間，可以將用于測量的浸沒式吹管固定在保持件上。這有助于使運載件包括用于光纖的供給裝置，以及如果可行的話，包括用于操作或控制光纖供給和這種測量裝置的儀表面板。為了這個目的，可以使顯示器與儀表面板結合。線纜卷筒優(yōu)選地以可拆卸方式設置在運載體上，以便保證線纜卷筒的快速更換，包括光纖消耗之后的更換。優(yōu)選的是，在線纜卷筒的內(nèi)部空間中設置檢測器和/或數(shù)據(jù)存儲裝置和/或信號變換裝置和/或電子接ロ。檢測器和信號變換裝置用于接收光學信號以及將接收到的光轉(zhuǎn)換為電信號。數(shù)據(jù)存儲裝置例如用于存儲光纖的消耗量，而電子接ロ使測量裝置能夠進ー步連接至實驗裝置、計算機等。檢測器可以優(yōu)選地設置在將光纖與電纜連接起來的信號變換裝置的外殼內(nèi)。共用的外殼使得屏蔽外部影響成為可能，從而可以阻止光學、電學或電磁學以及機械的影響。此外，優(yōu)選的是，在線纜卷筒的內(nèi)部空間中設置光纖連接器，即所謂的接合器。光纖連接器用于將不同類型的光纖連接在一起，例如，用于測量的光纖，其設置有金屬套殼并從可使用的浸沒式吹管經(jīng)由線纜卷筒的外周部上的多個圈匝延伸至線纜卷筒的內(nèi)部空間中并且在該內(nèi)部空間中與例如僅設置有塑料套殼的另一根光纖連接。優(yōu)選地覆蓋有塑料材料的所述光纖然后與例如信號變換裝置的外殼中的檢測器連接。因此，優(yōu)選的是，兩根光纖在內(nèi)部空間中通過接合部而連接，其中接合部優(yōu)選地包括焊接連接部。波模濾波器優(yōu)選地包括沿封閉的曲線，特別是沿圓形的路徑延伸的光纖的一部分的布置。光纖優(yōu)選地沿封閉的曲線延伸，具體地說，延伸成I至20匝線圈。所述封閉的曲線優(yōu)選地具有l(wèi)cm-6cm的最小直徑。這種類型的波模濾波器原則上能夠設置在類似的適當小的線纜卷筒中，該波模濾波器消除了干涉波模，尤其是在光纖的光纖套殼的區(qū)域中消除了干渉波摸。優(yōu)選的是，在波模濾波器的周圍環(huán)繞有配線器(組織器)，也就是說，波模濾波器位于配線器的內(nèi)部。此外，優(yōu)選的是，所述線纜卷筒的內(nèi)部空間被機械式地和/或電磁式地密封。優(yōu)選的是，檢測器、光纖的與檢測器連接的端部以及帶通濾波器在測量裝置內(nèi)尤其在運載器的外殼內(nèi)以不可拆卸方式彼此連接，并且優(yōu)選地被密封為阻絕濕氣和雜散光。另外地或作為選擇地，有利的是，光纖的芯體一端與檢測器連接、另一端與卷繞在線纜卷筒上的光纖連接，光纖的芯體優(yōu)選地在其與檢測器連接的端部具有與卷繞在線纜卷筒上的該光纖的直徑相等或比卷繞在線纜卷筒上的該光纖的直徑更小的直徑。這種類型的布置還表示波模濾波器。此外，在測量裝置上可以設置用于無線信號傳輸?shù)奶炀€，以增加測量裝置的使用靈活性。

此外，本發(fā)明的范圍還包括用于根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的線纜卷筒。


下面，以基于附圖的示例性實施例的方式對本發(fā)明進行描述。在附圖中圖I示出根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的示意圖；以及圖2示出根據(jù)本發(fā)明的線纜卷筒的示意圖。
具體實施例方式圖I示出根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的示例性實施例。其包括移動運載件1，該移動運載件I設置有輪2從而能夠進行驅(qū)使。所謂的碎殼器4可以在運載件I的框架3上固定就位，并且可以用于穿透出現(xiàn)在熔融金屬(例如鋼水)上面的熔渣，以便使同樣被支撐在運載件I上的浸沒式吹管5能夠被引導到熔融物質(zhì)內(nèi)，光纖6穿過浸沒式吹管5延伸。一旦就位，就將輻射接收到用于測量的光纖6中，并且可以用公知的方式從輻射中確定熔融物質(zhì)的溫度。運載件I包括全部側(cè)面都封閉的外殼7，并且具有設置在外殼7內(nèi)部的線纜卷筒8，線纜卷筒8以可拆卸方式設置在可旋轉(zhuǎn)的輪9上。線纜卷筒8借助托架10以可拆卸方式在可旋轉(zhuǎn)的輪9上固定就位。此外，除了設置有線纜卷筒8以外，在封閉的外殼7內(nèi)部還至少設置有光纖供給機構11，并且光纖供給機構11可用于以牽引的方式，或連續(xù)地或根據(jù)需要地，將光纖6從可旋轉(zhuǎn)的線纜卷筒8穿過保護套殼12，供給到浸沒式吹管5內(nèi)。在保護套殼12的出口附近，在外殼7的頂部設置有用于數(shù)據(jù)的無線傳輸?shù)奶炀€13。此外，在外殼7的頂部設置有帶顯示器的儀表面板14。圖2示出線纜卷筒8的內(nèi)部空間?？梢钥吹酵屑?0位于中心并且用于在運載件I上將線纜卷筒8固定就位到外殼7的內(nèi)部。圍繞線纜卷筒8的外周部卷繞有光纖6。光纖6由石英玻璃制成,該光纖6套有鋼制管。在光纖6的鋼制管的內(nèi)部,光纖6包括由石英玻璃制成的芯體和同樣由石英玻璃制成的套管。光纖6的端部被引導穿過線纜卷筒8的外套管表面上的開ロ 15，進入線纜卷筒8的內(nèi)部空間16，在該內(nèi)部空間16中，光纖6的端部被進ー步沿著線纜卷筒8的內(nèi)周表面引導通過引導導軌17，進入配線器18。在該位置處，光纖6被設置在配線器內(nèi)的不同引導元件30引導，通過波模濾波器(mode fi I ter) 21，進入光纖連接器19，即所謂的接合器。光纖6的一端在該位置處被焊接至另ー根光纖20。波模濾波器21包括圓形線圈22，圓形線圈22的大部分被引導件23所包圍，從而，在引導件23與線圈22之間的間隙內(nèi)，光纖6在線圈22上卷繞大約5圏。這樣形成的光纖6的圈匝具有大約4 5cm的直徑，使得利用該小的直徑消除了干渉波摸。光纖20包括芯體和由石英玻璃制成的設置在芯體上的包層。如果可行的話，光纖20在配線器18的內(nèi)部以環(huán)的形式被多個引導元件30引導至配線器18的出ロ 25，并從出ロ 25延伸至檢測器26。通過引導元件30在不同的平面上引導兩根光纖6、20，使得兩根光纖6、20彼此不會接觸。 檢測器26相對于電磁福射和雜散光是密封的。檢測器26與容納有存儲單兀和其他単元的印刷電路板27連接，在印刷電路板27中可以存儲與線纜消耗、所測量的溫度等有關的數(shù)據(jù)。印刷電路板27具有設置在其上的線纜28，線纜28包括用于將電信號傳輸至例如計算機等下游裝置的接頭29。
權利要求
1.一種測量裝置，其用于測量熔融物質(zhì)中的參數(shù)，尤其用于測量溫度，尤其用于測量具有500°C以上的熔點的熔融金屬或者熔融冰晶石物質(zhì)中的溫度，所述測量裝置具有光纖，其從所述熔融物質(zhì)中接收輻射；以及線纜卷筒，其包括用于接納所述光纖的外周部和由所述外周部所包圍的內(nèi)部空間，其特征在于，在所述內(nèi)部空間中設置有用于所述光纖的配線器和波模濾波器。
2.根據(jù)權利要求I所述的測量裝置，其特征在于，所述線纜卷筒以可旋轉(zhuǎn)方式設置在運載件上。
3.根據(jù)權利要求2所述的測量裝置，其特征在于，所述運載件包括儀表面板和/或用于所述光纖的供給裝置。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的測量裝置，其特征在于，所述線纜卷筒以可拆卸方式設置 在所述運載件上。
5.根據(jù)權利要求I至4中任一項所述的測量裝置，其特征在于，在所述線纜卷筒的內(nèi)部空間中設置有檢測器和/或數(shù)據(jù)存儲裝置和/或信號變換裝置和/或電氣接ロ。
6.根據(jù)權利要求5所述的測量裝置，其特征在于，所述檢測器設置在將所述光纖與電纜連接起來的所述信號變換裝置的外殼內(nèi)部。
7.根據(jù)權利要求I至6中任一項所述的測量裝置，其特征在于，在所述內(nèi)部空間中設置有光纖連接器。
8.根據(jù)權利要求7所述的測量裝置，其特征在于，兩根光纖在所述內(nèi)部空間中通過接合部而連接，所述接合部優(yōu)選為焊接連接部。
9.根據(jù)權利要求I至8中任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述波模濾波器包括沿封閉的曲線，特別是沿圓形的路徑延伸的所述光纖的一部分的布置。
10.根據(jù)權利要求9所述的測量裝置，其特征在于，所述光纖沿所述封閉的曲線延伸成I至20匝線圈。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的測量裝置，其特征在于，所述曲線的最小直徑是Icm至6cm。
12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述波模濾波器的外周部被所述配線器所包圍。
13.根據(jù)權利要求I至12中任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述線纜卷筒的內(nèi)部空間被機械式地和/或電磁式地密封。
14.根據(jù)權利要求I至13中任一項所述的測量裝置，其特征在于，檢測器、光纖的與所述檢測器連接的端部以及帶通濾波器以不可拆卸方式彼此連接，并且優(yōu)選地被密封為阻絕濕氣和雜散光。
15.根據(jù)權利要求I至14中任一項所述的測量裝置，其特征在于，光纖的芯體一端與檢測器連接、另一端與卷繞在所述線纜卷筒上的光纖連接，所述芯體優(yōu)選地在其與所述檢測器連接的端部具有與卷繞在所述線纜卷筒上的所述光纖的直徑相等或比卷繞在所述線纜卷筒上的所述光纖的直徑更小的直徑。
16.根據(jù)權利要求I至15中任一項所述的測量裝置，其特征在于，在所述測量裝置上設置有用于無線信號傳輸?shù)奶炀€。
17.—種用在根據(jù)權利要求I至16中任一項所述的測量裝置中的線纜卷筒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量熔融物質(zhì)中的參數(shù)的測量裝置，該測量裝置尤其用于測量溫度，尤其用于測量具有500℃以上的熔點的熔融金屬或者熔融晶體(冰晶石)物質(zhì)中的溫度，所述裝置具有從熔融物質(zhì)中接收輻射的光纖并具有包括用于接納所述光纖的外周部和由所述外周部所包圍的內(nèi)部空間在內(nèi)的線纜卷筒，其特征在于，在所述內(nèi)部空間中設置有用于所述光纖的配線器和波模濾波器。
文檔編號B22D2/00GK102650550SQ20121004448
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權日2011年2月23日
發(fā)明者J·屈佩爾, M·施特雷特曼斯, M·霍布雷格斯, V·因德赫伯格 申請人:賀利氏電子耐特國際股份公司