Спосіб та пристрій для корекції вимірювальних сигналів і для вимірювання температури розплавів за допомогою оптичних волокон і застосування пристрою

1. Спосіб корекції вимірювальних сигналів, отриманих за допомогою оптичних волокон, і вимірювання температури розплавів за допомогою оптичних волокон (1), причому опорний матеріал (3) з відомою опорною температурою, меншою, ніж температура розплаву (6), розміщують на кінці оптичного волокна (1), причому опорний матеріал (3) занурюють у вимірювальний розплав (6) і там нагрівають принаймні до його опорної температури, причому сигнал, отриманий від оптичного волокна (1) при досягненні опорної температури, як сигнал корекції подають на вимірювальний прилад (2), у вимірювальному приладі (2) порівнюють з теоретичним значенням опорної температури і різницю використовують для корекції, причому після цього оптичне волокно (1) занурюють у розплав (6) і отриманий оптичний сигнал обробляють як значення температури розплаву (6). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сигнал корекції як величину електричної напруги перераховують у значення температури, а потім порівнюють з теоретичним значенням опорної температури. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що як оптичне волокно (1) використовують кварцове скло або сапфір. 2 (19) 1 3 82243 4 12. Пристрій за одним із пп. 7-10, який 13. Пристрій за одним із пп. 7-12, який відрізняється тим, що оптичне волокно (1) відрізняється тим, що оптичне волокно (1) містить комбінацію синтетичного волокна і/або з'єднане з вібратором. кварцового скла з сапфіром. 14. Застосування пристрою за одним із пунктів 713 для калібрування чи для визначення затухання оптичного волокна. Винахід стосується способу корекції вимірювальних сигналів, отримуваних за допомогою оптичних волокон, а також відповідного вимірювального пристрою. Крім того, винахід стосується способу вимірювання температури розплавів за допомогою оптичних волокон, а також вимірювального пристрою і його застосування. При цьому під розплавами маються на увазі як розплави чистих металів, таких як залізо, мідь чи сталь або сплави, так і розплави кріоліту, солей чи скла. Такі пристрої відомі, наприклад, із [DE 199 34 299 А1]. При цьому використовується один детектор випромінювання для калібрування вимірювальної системи, а другий детектор випромінювання для вимірювання випромінювання, що надходить від джерела. Калібрування температурних датчиків відоме, наприклад, із [GB 2 155 238 А і DE 195 32 077 А1]. Тут для калібрування використовують опорну масу, встановлену ізольовано від кінчика термоелемента. Це необхідно для забезпечення бездоганного функціонування термоелемента, а також для запобігання його руйнуванню. Такі руйнівні ефекти описані, наприклад, в US 3 499 310. Тут вичерпно показано, що термоелемент захищений покриттям від хімічних реакцій з опорним матеріалом. Інші пристрої відомі із [JP 63125906, US 4,576,486 і US 5,364,186]. Задачею винаходу є розробка вдосконаленого способу корекції вимірювальних сигналів і відповідного пристрою для здійснення способу, який функціонує просто і надійно. Відповідно до винаходу стосовно способу задача вирішена тим, що опорний матеріал з відомою опорною температурою розміщують на кінці оптичного волокна, опорний матеріал нагрівають до його опорної температури, сигнал, отриманий від оптичного волокна при досягненні опорної температури, як сигнал корекції подають на вимірювальний прилад, у вимірювальному приладі порівнюють з теоретичним значенням опорної температури і різницю використовують для корекції. Зокрема кінець оптичного волокна з опорним матеріалом занурюють у металевий розплав, наприклад, розплав заліза чи сталі і там нагрівають. Отримання сигналу здійснюють в принципі відомим чином, причому калібрувальний електричний сигнал перетворюють у значення температури і після цього порівнюють з теоретичним значенням опорної температури. Опорний матеріал розміщують безпосередньо на кінці оптичного волокна, тобто без необхідних згідно з рівнем техніки ізоляційних елементів між волоком і опорним матеріалом. Відповідний винаходові спосіб вимірювання температури полягає у тому, що після або під час відповідного винаходові процесу корекції оптичне волокно занурюють у розплав, а отриманий оптичний сигнал обробляють як міру температури розплаву. Завдяки близькості у часі до моменту корекції можлива висока точність вимірювання температури. Перед кожним вимірюванням температури можлива корекція без додаткових витрат. Зокрема доцільним є значення опорної температури опорного матеріалу, менше, ніж вимірювана температура розплаву. Доцільним є, крім того занурення опорного матеріалу у вимірюваний розплав, нагрівання його до опорної температури опорного матеріалу, а потім вимірювання температури розплаву. Доцільним є застосування оптичного волокна, виготовленого із кварцового скла і/або сапфіру, оскільки завдяки цьому може бути здійснене вимірювання розплавів при високій температурі. Крім того, доцільним є застосування комбінації синтетичного волокна і/або волокна із кварцового скла з сапфіром. Можлива також комбінація синтетичного волокна з кварцовим склом. Щоб уникнути охолодження, кінець волокна, що перебуває у контакті з опорним матеріалом, піддають вібрації. Вібрацію здійснюють принаймні час від часу, зокрема при остиганні розплаву. Відповідний винаходові спосіб може бути застосований для калібрування або для визначення затухання оптичного волокна. Опорною температурою може бути температура плавлення чистого металу у разі, коли такий використовують як опорний матеріал. При використанні сплаву як опорний матеріал опорною температурою можуть бути температура початку кристалізації, температура переходу у твердий стан або точка евтектики. Згідно із законом Планка можна здійснювати екстраполяцію калібрувальної кривої на понад 500°С. Таким чином, можна здійснювати калібрування сріблом як опорним матеріалом при температурі 961,8°С і досягати достатньо високої точності навіть при вимірювані температури заліза близько 1.550°С. Згідно з винаходом пристрій для корекції вимірювальних сигналів містить оптичне волокно, тримач для оптичного волокна і зв'язаний з оптичним волокном вимірювальний прилад для прийняття сигналу від оптичного волокна і відрізняється тим, що (безпосередньо) на кінці оптичного волокна розміщений опорний матеріал з відомою опорною температурою, вимірювальний прилад містить компаратор для сигналу, як сигнал корекції підведеного оптичним волокном при опорній температурі опорного матеріалу, і для сигналу, відповідного теоретичному значенню 5 82243 6 опорної температури, а також блок обробки для служить температура плавлення, яка для срібла видачі і/або обробки різниці для корекції. Завдяки становить 961,8°С. розміщенню опорного матеріалу безпосередньо на Оптичне волокно 1 утримується тримачем 4 і кінці оптичного волокна досягається висока пропущене крізь нього. Для забезпечення точність вимірювання при простій конструкції. рухомості оптичного волокна 1 воно підведене до Задача стосовно пристрою для вимірювання вимірювального приладу 2 у вигляді петлі 5. температури у розплавах за допомогою оптичних Розміщений на кінці оптичного волокна 1 опорний волокон вирішена тим, що відповідний винаходові матеріал 3 занурюють у металевий розплав 6 пристрій для корекції має занурюваний кінець для (наприклад, всередині плавильної печі). занурення оптичного волокна у розплав, а також Металевим розплавом 6 є, наприклад, розплав блок обробки для обробки отриманого оптичного заліза або сталі, а опорним матеріалом 3-у даному і/або електричного сигналу як міри температури. разі срібло. Опорною температурою з температура Доцільною ознакою пристроїв є те, що плавлення срібла, яка є нижчою, ніж температура опорний матеріал принаймні покриває торцеву плавлення заліза чи сталі. Кінець оптичного поверхню кінця оптичного волокна, оскільки волокна 1 з опорним матеріалом 3 за допомогою завдяки цьому забезпечується оптимальне тримача 4 занурюють у металевий розплав 6. Там отримання сигналу. Крім того, доцільним є те, що спочатку опорний матеріал 3 нагрівається до кінець оптичного волокна принаймні частково має температури плавлення. При цьому сигнал, вільну поверхню для приймання випромінювання. переданий оптичним волокном 1 до Опорний матеріал виконаний у формі компактної вимірювального приладу 2, порівнюють з маси, дроту, дротяної сітки чи труби, а оптичне відповідним теоретичним значенням сигналу і волокно виконане із кварцового скла і/або сапфіру. таким чином здійснюють калібрування Оптичне волокно може бути виготовлене також із вимірювального приладу 2. Після розплавляння комбінації синтетичного волокна і/або кварцового опорного матеріалу 3 він нагрівається далі до волокна з сапфіром. Можлива також комбінація дійсної температури розплаву 6. При цьому синтетичного волокна з кварцовим склом. сигнал, переданий оптичним волокном 1 до Для уникнення охолодження розплаву на вимірювального приладу 2, обробляють, тримачі оптичного волокна передбачений наприклад, перетворюють у електричний сигнал, вібратор, за допомогою якого надаються значення якого відповідає температурі, і піддають коливальні рухи волокну, зокрема його кінцю, що подальшій обробці у вимірювальному приладі 2. контактує з опорним матеріалом. Електричний сигнал може бути перетворений у Згідно з винаходом пристрій застосовується форму, придатну для візуального відображення для калібрування або для визначення затухання значення температури. Таким чином здійснюють (тобто втрат) оптичного волокна. Термін спочатку калібрування вимірювального приладу 2, «корекція» означає у цьому разі калібрування або а потім вимірювання поточного значення визначення затухання. температури металевого розплаву 6. На Фіг.4 Нижче винахід докладніше пояснюється з представлений хід зміни температури під час цих використанням прикладу виконання, послідовних стадій способу. При цьому перша представленого на ілюстраціях. На них «поличка» відображає температуру плавлення схематично зображено: опорного матеріалу 3 (срібла), а наступна Фіг.1. Вимірювальний пристрій, «поличка» - температуру металевого розплаву 6. Фіг.2. Деталізований переріз оптичного На тримачі 4 нерухомо встановлений не волокна, зображений на фігурі вібраційний пристрій. Такі Фіг.3. Переріз занурюваного кінця відповідного вібраційні пристрої відомі, наприклад, із DE 44 33 винаходові пристрою для вимірювання і корекції, 685 А1. Фіг.4. Крива вимірювання На Фіг.2 зображений переріз кінця оптичного Оптичне волокно 1 одним кінцем зв'язане з волокна 1, призначеного для занурення у вимірювальним приладом 2. Тримач 4 може бути металевий розплав. Оптичне волокно 1 має виготовлений із картону або із іншого матеріалу, оболонку 7 і серцевину 8. На кінці оптичне волокно такого як сталь чи кераміка. Вимірювальний 1 як з боків, так і з торця оточене опорним прилад 2 реєструє сигнали, що передаються від матеріалом 3. Опорний матеріал утримується оптичного волокна 1; він виконаний зі здатністю відомим фахівцеві чином. Утримування порівнювати сигнал з теоретичним опорним здійснюється, наприклад, зображеним на Фіг.3 значенням. Таким чином, сигнал, отриманий від всередині закритої з одного боку кварцової трубки опорного матеріалу 3, розміщеного на другому 9, яка оточує занурюваний кінець оптичного кінці оптичного волокна 1, порівнюється із волокна 1 з опорним матеріалом 3. При цьому записаним у вимірювальному приладі 2 оптичне волокно 1 пропущене крізь керамічну теоретичним опорним значенням, наприклад, трубку 10, наприклад, Alsint. Керамічна трубка 10 опорною температурою. Можливо наявна різниця за допомогою цементу 14, наприклад, LiSiO2, між цими значеннями використовується для зафіксована у двох інших концентрично калібрування вимірювального приладу. встановлених керамічних трубках 11, 12. Ці Вимірювальний прилад 2 містить блок обробки керамічні трубки також можуть бути виготовлені із для видачі і/або обробки даних. Для випадку, коли Alsint. Керамічні трубки 10; 11; 12 закріплені на як опорний матеріал 3 використовується чистий контактному блоці 13, крізь який пропущене метал, наприклад, срібло, опорною температурою оптичне волокно 1. контактний блок 13 з'єднаний з тримальною трубкою 14 (на Фіг.4 не показана). 7 82243 При цьому керамічна трубка 12 закріплена у відкритому кінці тримальної трубки 4, наприклад, за допомогою цементу. Отвори на кінці керамічної трубки 12 закриті цементом 14, 15. Для фіксування елементів, розміщених всередині керамічної трубки 11, також може бути використаний цемент 16. Контактний блок 13 з приєднувальною частиною 17 служить крім іншого також для оптичного з'єднання. 8