基于光纤光栅传感器的铝电解槽高温安全监测系统

更新时间：2020-04-04 12:56:20 大小：15M 上传用户：六3无线电查看TA发布的资源 标签：光纤传感器 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

铝是当今世界最常用的工业金属之一，是国民经济发展的重要基础原材料。自1886年美国的霍尔和法国的埃鲁同时发明了电解法制铝工艺之后，铝电解工艺又经历了预焙-自焙-预焙槽的发展历程。目前，我国电解铝生产已全部采用预焙电解槽工艺，对电解槽槽壳温度的测量，仍采用人工间断测量技术，该技术比较落后，投入人力物力较大、收效低、危害操作工人的身体健康且不能及时发现故障隐患。因此，迫切需要实现对电解槽槽壳温度的自动连续实时监测。光纤布拉格光栅传感器具有体积小、灵敏度高、稳定可靠、抗电磁干扰、易于构成多点分布式测量系统等优点。对比了目前常用的几种高温检测技术方案，基于光纤布拉格光栅传感技术，开发出一套对铝电解槽槽壳温度的实时在线监测系统。项目的研究实现，将填补国内空白，为铝电解槽槽壳的温度检测提供一种有效的技术手段，提高电解铝生产的效率和产品质量，并可及时避免事故的发生。课题的预期技术指标为：阴极钢棒温度测量范围0℃～600℃、侧部钢板温度测量范围0℃～600℃、底部钢板温度测量范围0℃～500℃。每个电解槽的测温点多达100个，每个车间按100个电解槽进行设计。系统精度：±1℃；响应时间：<30S；使用寿命：100,000小时(大于10年)。论文首先介绍了光纤布拉格光栅的基本结构和应用现状，以及高温光纤光栅传感器的研究和应用现状。然后重点论述了光纤光栅的理论模型，推导得出了基于耦合模理论的温度传感模型。介绍了几种目前常用的光纤光栅传感器解调技术，然后重点论述解调仪sm125的解调原理，本课题采用美国MOI公司生产的光纤光栅解调仪sm125对传感器进行信号解调。通过长达一年的技术方案可行性调研和基础研究、设计工作，根据兖矿科奥电解铝厂电解槽槽壳的三类测温点的测温要求，设计了项目的硬件系统，包括：耐高温光纤光栅传感器的封装、连接和夹具结构、传感器的布线和系统光路。针对光纤布拉格光栅进行了测高温实验，搭建了实验环境，论文讲述了实验步骤和所得实验结果及结论；然后在该实验系统的基础上，设计了一套耐高温光纤光栅传感器的标定系统，该系统采用盘形电热炉加热，温度数据采用单片机通过串口通讯上传给计算机，然后利用该标定系统对耐高温光栅S1和S2进行了标...