SE501472C2 - Sätt att vid metallurgiska processer mäta positionerna av ytor mellan olika skikt - Google Patents

Description

501 472 höger cirkulär polarisation. Vid varje reflektion ändras polarisationen från vän- ster till höger eller tvärtom, och eftersom vi har ett udda antal reflektioner an- kommer den mottagna signalen i motsatt polarisation mot den utsända. Reflek- tion sker både i slaggytan 20 och i metallbadytan 21. Strålgången visas i figuren med pilar. Frekvensbandet l0 - l5 GHz sveptes med 500 kanaler under en tid av l0 sekunder.

Den utsända och den mottagna signalen korrelerades mot varandra. Dessa sig- naler har i detta fall samma frekvens, men kommer att ha en fasförskjutning re- lativt varandra. Fasförskjutningen uppkommer genom att den mottagna vågen har gått ett visst antal hela våglängder plus delar av våglängd (ö l = Ä + ö k).

Denna fasskillnad är således frekvensberoende (eller våglängdsberoende). Fas- förändringen mättes som funktion av frekvens. Tidsfordröjningen, pga den extra våglängden, av den mottagna vågen yttrar sig som en fasförskjutning av den komplexa korskorrelerade bandpasskurvan (kurvan över frekvensområdet), eller som en lutning av fasen mot frekvens. Om det finns flera reflektioner kommer dessa att påverka bandpasskurvan genom att dessa lutningar interakte- rar. I själva verket kan tidsfördröjningen av signalen representeras av Fourier- transformen av den komplexa bandpasskurvan. Tidsfördröjningen representerar skillnaden i position.

Eftersom alltid ett flertal reflektioner kan upptäckas så bör bandpasskurvan ka- libreras, fasen refereras till en viss punkt i rymden. Detta gjordes genom att man reflekterade strålningen mot aluminiumplåten som vreds till vinkelrätt mot strålgängen. Detta är således nollpunkten för fasen, och alla avstånd refererar till denna punkt. Därefter mättes avståndet till golvet i hallen genom att vrida spegeln till observationsmod (45 graders lutning). Avstånd mellan spegel och golv uppmättes till 535 cm i god överensstämmelse med vad som uppmättes med måttband.

För att ytterligare öka känsligheten uppmättes bandpasskurvan mot golvet i tömningsgropen. Denna kurva användes för att subtrahera bort icke önskvärda reflektioner. Sådana kom t ex från att antennen belyste en större yta än byttan så att reflektion från golvet kunde ses.

Det är genom förberedande försök klarlagt att positionen av slagg- och badyia kan uppmätas med denna metod. Noggrannheten blev ca i 5 mm vid en mättid av ca 10 sekunder. Mättiden kan ytterligare minskas eftersom noggrannheten 3 501 472 bestäms av signal/brusförhållandet. Detta kan ökas genom att förstärka den ut- sända signalen. Det bör vara möjligt att genom att öka signalstyrkan med 100 ggr och sända alla frekvenser simultant uppnå en noggrannhet av _+_ 5 mm vid en måltid av l sekund.

Om man bara vill mäta slaggtjockleken behöver man bara relativa positioner på slaggens övre och undre yta och man behöver då inte relatera till en fast punkt.

De gjorda försöken var starkt begränsade av parabolantennen. Framtida utrust- ning för användning i produktionen bör i stället utgöras av en interferometer. lnterferometem består av ett flertal antenner (bom) arrangerade i ett mönster.

Den sänder ut en rymdkoherent, plan radiovåg. Antennloben formas och styrs till vad som önskas: mätning i en liten punkt på slaggen, mätning över en linje över slaggen eller en kartläggning av tjockleken över hela slaggytan. Vidare bör mätningama referera till skänkens ll kant genom att denna förses med en reflektor som kommer att vara vinkelrät mot strälgången.

Genom att relatera till en punkt som är bestämd mot behållaren ll fär man en säker bestämning av metallbadytans nivå i behållaren och kan med stor nog- grannhet bestämma chargevolymen och därmed chargevikten.

Figur 2 visar en möjlig framtida försöksuppställning som även kan användas i produktion. liftersom interferometem 30 är plan så erfordras fördröjningar som kan göras i form av olika långa kablar eller göras elektroniskt. Detta symbolise- ras av rutoma 23, 24. Eftersom man inte sveper över frekvensområdet utan sän- der simultant erfordras däremot inte någon styming mellan sändare och motta- gare som i anordningen enligt Figur l. I övrigt har samma hänvisningsbeteck- ningar använts som i Figur l. Lägg märke till att avståndet spegel - sän- dare/mottagare kan vara stort och att därför utrustningen kan placeras på lämp- lig plats i lokalen sä att den inte stör övrig verksamhet. Radiostrålningen från utrustningen rör sig om i storleksordningen nâgra tiotals milliwatt och är såle- des helt tifarlig.

Snabbheten hos metoden bör medföra att mätningama kan ske utan att man stannar skänken. Transporten av denna är långsam nog för att slaggens tjocklek ska kunna mätas utan tidsförlust eller förändring av övriga rutiner.

Genomsläppligheten hos slaggen som funktion av frekvens är ett mått på dess struktur, temperatur och kemiska sammansättning. Genomsläppligheten definie- 501 472 4 ras av dâmpningen av ampliluden. Reflektionsiörrnågan i slaggyta och badyLa påverkar också amplituden. Därför kan man få ytterligare information genom att analysera amplitudfórändringen som funktion av frekvensen.

Claims (6)

5 0 1 4 7 2 Patentkrav

1. l. Sätt att mäta positioner av överlagrade ytor mellan skikt vid metallurgiska processer k ä n n e t e c k n at av att man med en signalgenerator ( 14) som stegas i frekvenskanaler över ett frekvensband och är kopplad till en antenn (13, 30) sänder cirkulärt polariserade radiovågor vinkelrätt mot ytoma (20. 21) och med en mottagare (15) kopplad till samma antenn tar emot de reflekterade och motsatt cir- kulärt polariserade radiovågrtma, mäter fasförskjutningen mellan sänd och mot- tagen signal i varje frekvenskanal och gör en transform från frekvens över frek- vensbandet till tidsdifferens som ger positionema av ytorna.

2. Sätt enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n at av att fasen för de sända och mottagna signalerna jämfóres genom att en korskorrelation i tidsplanet utföres.

3. Sätt enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att antennen utgöres av en interferometer som styrs for kartläggning längs en linje eller över en yta.

4. Sätt enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a t av att man mäter de reflekterade vågorna från överytan och metallbadytan i en behållare med ett metallbad (8) på vilket det flyter ett skikt ex- empelvis ett slaggskikt (9) och att man dessutom mäter den från en känd punkt re- flekterade vågen och relaterar positionema av skiktets övre och undre yta till denna kända punkt.

5. Sätt enligt punkt 4 k ä n n e te c k n at av att den kända punkten är en punkt på behållaren.

6. Sätt enligt något av patentkraven 4 eller 5 k ä n n e te c k n at av att behållaren ( l l) utgöres av en skänk som förflyttas förbi en mätstation där mätningen utföres under det att skänken är i rörelse.