(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 212539346 U(45)授权公告日 2021.02.12
(21)申请号 202021606342.5(22)申请日 2020.08.05
(73)专利权人 罗克希尔测控技术（北京）有限公
司
地址 101121 北京市通州区厂北里142号楼
7层6702(72)发明人 张金华 完继业
(74)专利代理机构 北京庚致知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 11807
代理人 李伟波 韩德凯(51)Int.Cl.
G01F 23/284(2006.01)G01F 23/292(2006.01)G01F 23/296(2006.01)
权利要求书4页 说明书11页 附图7页
(54)实用新型名称
电石炉电极糊测量系统(57)摘要
本公开提供了一种电石炉电极糊测量系统，包括支架、测量臂及非接触式测量装置，支架的一端与测量臂的一端固定，并且支架用于支撑测量臂并且将测量臂保持至预定高度，测量臂的另一端附近设置有非接触式测量装置，并且测量臂使得非接触式测量装置位于电石炉电极的上方，非接触式测量装置用于测量电石炉中的电极糊的高度。
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1.一种电石炉电极糊测量系统，其特征在于，包括支架、测量臂及非接触式测量装置，所述支架的一端与所述测量臂的一端固定，并且所述支架用于支撑所述测量臂并且将所述测量臂保持至预定高度，
所述测量臂的另一端附近设置有所述非接触式测量装置，并且所述测量臂使得所述非接触式测量装置位于所述电石炉的电极的上方，所述非接触式测量装置用于测量所述电石炉中的电极糊的高度。
2.如权利要求1所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述测量臂能够绕所述支架进行水平转动，以便将所述非接触式测量装置带至或带离所述电石炉的电极的上方，和/或，
所述测量臂能够进行伸缩，以便将所述非接触式测量装置带至或带离所述电石炉的电极的上方。
3.如权利要求1或2所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述非接触式测量装置为雷达物位计，所述雷达物位计包括：
微波电路板，所述微波电路板上设置有微带天线；以及微波透镜，所述微波透镜用于汇聚所述微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束汇聚至所述微带天线。
4.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板设置在所述微波透镜的焦面上或所述焦面附近。
5.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板上设置的微带天线至少包括一个用作发射天线的微带天线和一个用作接收天线的微带天线。
6.如权利要求5所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，一个发射天线与一个接收天线构成一个收发天线单元，每个收发天线单元中的发射天线和接收天线相邻。
7.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板上设置的微带天线包括用作发射天线和接收天线共用的至少一个微带天线。
8.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板的数量为一个或两个以上，每个微波电路板上包括至少一个收发天线单元。
9.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板为可转动或可移动的，以便改变所述微波电路板上设置的微带天线发射的微波发射波束的发射角度或发射位置。
10.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板包括微波收发处理模块，所述微波收发处理模块包括发射通路及接收通路，所述发射通路用于向作为发射天线的微带天线提供发射信号，并且所述接收通路用于接收来自作为接收天线的微带天线的接收信号。
11.如权利要求10所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述发射通路与所述接收通路设置在所述微波收发处理模块的不同侧。
12.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路基于时间飞行原理得到所述微波发射波束的发射时间与所述微波反射波束的接收时间之间的时间差，以便得到所述电极糊的高度信息。
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13.如权利要求12所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微带天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率。
14.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路通过比较某时刻所述微波发射波束的频率与所述微波反射波束的频率来得到二者的频率差，以便得到所述电极糊的高度信息。
15.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括发射振荡器、发射放大器、接收振荡器、低噪放大器和混频器。
16.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括本振或VCO、混频器、功率放大器、和低噪放大器。
17.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号模数采样电路、数字FFT计算电路、和/或距离位置计算电路。
18.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微波透镜为一个微波透镜、或者为多个透镜形成的组合微波透镜。
19.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述微带天线的天线增益为3dB，并且发射角度小于10度。
20.如权利要求3所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述雷达物位计的外围设置有防护罩，并且所述防护罩的底部设置有开孔，以便允许微波发射波束与微波反射波束通过。
21.如权利要求20所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述开孔由能够透射微波的材料所密封。
22.如权利要求1或2所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述非接触式测量装置为超声测量装置，所述超声测量装置生成的超声波发射信号通过所述电极糊反射后形成超声波反射信号，并且所述超声测量装置接收所述超声波反射信号，通过所述超声波发射信号与所述超声波反射信号的时间差来得到所述电极糊的高度。
23.如权利要求1或2所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述非接触式测量装置为激光测量装置，所述激光测量装置生成的激光发射信号通过所述电极糊反射后形成激光反射信号，并且所述激光测量装置接收所述激光反射信号，通过所述激光发射信号与所述激光反射信号的时间差来得到所述电极糊的高度。
24.如权利要求1或2所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述电石炉电极糊测量系统还包括控制装置，其中，
当所述测量臂能够绕所述支架进行水平转动时，所述控制装置用于控制所述测量臂的转动；和/或，
当所述测量臂能够进行伸缩时，所述控制装置用于控制所述测量臂的伸缩。25.如权利要求24所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述控制装置包括角度传感器，所述角度传感器用于在所述测量臂绕所述支架进行转动时测量所述测量臂的转动角度。
26.如权利要求25所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述控制装置记录所述
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测量臂转动的圈数，当所述测量臂在同一方向转动的圈数达到预定圈数时，停止所述测量臂在该方向的转动。
27.如权利要求25或26所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述控制装置包括电机及齿轮，通过所述电机的转动带动所述齿轮转动，从而控制所述测量臂的转动。
28.如权利要求25或26所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述控制装置为气动式控制装置，通过所述气动式控制装置来控制所述测量臂的转动。
29.如权利要求24所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，当通过非接触式测量装置对所述电石炉中的电极糊的高度进行测量时，首先所述测量臂绕所述支架进行转动，并且当所述测量臂转动到位时，所述测量臂进行伸缩，以便使得所述非接触式测量装置位于所述电石炉的电极的上方。
30.如权利要求24所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述控制装置还包括位置传感器，所述位置传感器用于检测所述测量臂和/或所述非接触式测量装置是否到达预定位置。
31.如权利要求30所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，在所述测量臂和/或所述非接触式测量装置未到达预定位置的情况下，所述控制装置输出报警信号。
32.如权利要求30所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，在所述测量臂和/或所述非接触式测量装置到达预定位置的情况下，所述非接触式测量装置测量并输出所述电石炉中的电极糊的高度。
33.如权利要求24所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述电石炉的数量为两个以上，并且每个电石炉的电极糊的测量信号对应于一路信号，从而所述非接触式测量装置输出多路信号。
34.如权利要求33所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述非接触式测量装置输出的多路信号为4-20mA的电流信号。
35.如权利要求33所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，当对两个以上的电石炉中的一个电石炉的电极糊进行测量时，该一个电石炉对应的测量信号进行改变，而其他电石炉对应的测量信号则不进行改变。
36.如权利要求33所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述电石炉电极糊测量系统包括位置传感器，并且每个电石炉对应地设置一个位置传感器，通过位置传感器来得到所述测量臂和/或所述非接触式测量装置的位置输出信号。
37.如权利要求33所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，通过控制系统，基于输入的所述电石炉的编号，计算所述测量臂的当前位置与目标位置之间的角度差值，根据所述角度差值，所述控制系统控制所述测量臂进行转动，从而使得所述测量臂转动至所述目标位置。
38.如权利要求37所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述控制系统根据每个电石炉的设定的测量时间以及所述测量臂的转动速度，来控制所述测量臂的转动和/或伸缩。
39.如权利要求24所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述测量臂能够在所述测量臂的轴向上进行伸缩。
40.如权利要求24所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述测量臂为两个以上
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的关节的结构，并且每个关节能够进行转动，以使得所述测量臂进行伸缩。
41.如权利要求39或40所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，还包括用于检测所述测量臂的伸缩位置的位置传感器。
42.如权利要求1或2所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述测量臂的外部设置有用于保护所述测量臂的保护罩。
43.如权利要求1或2所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述电石炉电极糊测量系统还包括障碍检测装置，所述障碍检测装置用于在所述测量臂进行转动和/或伸缩的路径中是否存在障碍物。
44.如权利要求43所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述障碍检测装置为雷达式障碍检测装置、激光式障碍检测装置或超声式障碍检测装置，当所述障碍检测装置检测到所述障碍物时，所述测量臂停止转动和/或伸缩。
45.如权利要求43所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述障碍检测装置可旋转地进行扫描，以确定是否存在障碍物。
46.如权利要求43所述的电石炉电极糊测量系统，其特征在于，所述障碍检测装置为安装至所述测量臂的两侧的防撞传感器。
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说 明 书电石炉电极糊测量系统
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技术领域
[0001]本公开涉及一种电石炉电极糊测量系统。
背景技术
[0002]在电石的生产过程中，电流通过电极输入至电石炉中，并且电石炉中的电极采用的是自焙烧电极，自焙烧电极包括电极糊及电极壳，电极糊被高温焙烧，碳化成固态电极，电极在电石炉工作时不断消耗，因此需要不断地添加电极糊，在运行过程中，如果电极糊的添加不及时，则可能会引发电极事故。
[0003]为了测量电石炉中的电极糊的高度，现有技术中通常采用人工测量的方法，但是人工测量的方法不够准确并且安全风险较高。现有技术中也有通过重锤式料位测量仪来对电极糊进行测量的方式，但是在该方式中，测量较为繁琐，例如在通过重锤完成测量后需要将重锤收回，然后再进行转动来测量其他的电石炉。[0004]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本公开提出了一种非接触式的测量方法。
实用新型内容
[0005]为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种电石炉电极糊测量系统。[0006]根据本公开的一个方面，一种电石炉电极糊测量系统，包括支架、测量臂及非接触式测量装置，
[0007]所述支架的一端与所述测量臂的一端固定，并且所述支架用于支撑所述测量臂并且将所述测量臂保持至预定高度，
[0008]所述测量臂的另一端附近设置有所述非接触式测量装置，并且所述测量臂使得所述非接触式测量装置位于所述电石炉电极的上方，所述非接触式测量装置用于测量所述电石炉中的电极糊的高度。
[0009]根据本公开的一个实施方式，所述测量臂能够绕所述支架进行水平转动，以便将所述非接触式测量装置带至或带离所述电石炉电极的上方，和/或，所述测量臂能够进行伸缩，以便将所述非接触式测量装置带至或带离所述电石炉电极的上方。[0010]根据本公开的一个实施方式，所述非接触式测量装置为雷达物位计，所述雷达物位计包括：微波电路板，所述微波电路板上设置有微带天线；以及微波透镜，所述微波透镜用于汇聚所述微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束汇聚至所述微带天线。
[0011]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板设置在所述微波透镜的焦面上或所述焦面附近。
[0012]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板上设置的微带天线至少包括一个用作发射天线的微带天线和一个用作接收天线的微带天线。[0013]根据本公开的一个实施方式，一个发射天线与一个接收天线构成一个收发天线单
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元，每个收发天线单元中的发射天线和接收天线相邻。[0014]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板上设置的微带天线包括用作发射天线和接收天线共用的至少一个微带天线。[0015]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板的数量为一个或两个以上，每个微波电路板上包括至少一个收发天线单元。[0016]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板为可转动或可移动的，以便改变所述微波电路板上设置的微带天线发射的微波发射波束的发射角度或发射位置。[0017]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板包括微波收发处理模块，所述微波收发处理模块包括发射通路及接收通路，所述发射通路用于向作为发射天线的微带天线提供发射信号，并且所述接收通路用于接收来自作为接收天线的微带天线的接收信号。[0018]根据本公开的一个实施方式，所述发射通路与所述接收通路设置在所述微波收发处理模块的不同侧。
[0019]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路基于时间飞行原理得到所述微波发射波束的发射时间与所述微波反射波束的接收时间之间的时间差，以便得到所述电极糊的高度信息。[0020]根据本公开的一个实施方式，所述发射天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率。
[0021]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路通过比较某时刻所述微波发射波束的频率与所述微波反射波束的频率来得到二者的频率差，以便得到所述电极糊的高度信息。[0022]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括发射振荡器、发射放大器、接收振荡器、低噪放大器和混频器。[0023]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括本振或VCO、混频器、功率放大器、和低噪放大器。[0024]根据本公开的一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号模数采样电路、数字FFT计算电路、和/或距离位置计算电路。[0025]根据本公开的一个实施方式，所述微波透镜为一个微波透镜、或者为多个透镜形成的组合微波透镜。
[0026]根据本公开的一个实施方式，所述微带天线的天线增益为3dB，并且发射角度小于10度。
[0027]根据本公开的一个实施方式，所述雷达物位计的外围设置有防护罩，并且所述防护罩的底部设置有开孔，以便允许微波发射波束与微波反射波束通过。[0028]根据本公开的一个实施方式，所述开孔由能够透射微波的材料所密封。[0029]根据本公开的一个实施方式，所述非接触式测量装置为超声测量装置，所述超声测量装置生成的超声波发射信号通过所述电极糊反射后形成超声波反射信号，并且所述超声测量装置接收所述超声波反射信号，通过所述超声波发射信号与所述超声波反射信号的时间差来得到所述电极糊的高度。
[0030]根据本公开的一个实施方式，所述非接触式测量装置为激光测量装置，所述激光测量装置生成的激光发射信号通过所述电极糊反射后形成激光反射信号，并且所述激光测
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量装置接收所述激光反射信号，通过所述激光发射信号与所述激光反射信号的时间差来得到所述电极糊的高度。
[0031]根据本公开的一个实施方式，所述电石炉电极糊测量系统还包括控制装置，其中，当所述测量臂能够绕所述支架进行水平转动时，所述控制装置用于控制所述测量臂的转动；和/或，当所述测量臂能够进行伸缩时，所述控制装置用于控制所述测量臂的伸缩。[0032]根据本公开的一个实施方式，所述控制装置包括角度传感器，所述角度传感器用于在所述测量臂绕所述支架进行转动时测量所述测量臂的转动角度。[0033]根据本公开的一个实施方式，所述控制装置记录所述测量臂转动的圈数，当所述测量臂在同一方向转动的圈数达到预定圈数时，停止所述测量臂在该方向的转动。[0034]根据本公开的一个实施方式，所述控制装置包括电机及齿轮，通过所述电机的转动带动所述齿轮转动，从而控制所述测量臂的转动。[0035]根据本公开的一个实施方式，所述控制装置为气动式控制装置，通过所述气动式控制装置来控制所述测量臂的转动。[0036]根据本公开的一个实施方式，当通过非接触式测量装置对所述电石炉中的电极糊的高度进行测量时，首先所述测量臂绕所述支架进行转动，并且当所述测量臂转动到位时，所述测量臂进行伸缩，以便使得所述非接触式测量装置位于所述电石炉电极的上方。[0037]根据本公开的一个实施方式，所述控制装置还包括位置传感器，所述位置传感器用于检测所述测量臂和/或所述非接触式测量装置是否到达预定位置。[0038]根据本公开的一个实施方式，在所述测量臂和/或所述非接触式测量装置未到达预定位置的情况下，所述控制装置输出报警信号。[0039]根据本公开的一个实施方式，在所述测量臂和/或所述非接触式测量装置到达预定位置的情况下，所述非接触式测量装置测量并输出所述电石炉中的电极糊的高度。[0040]根据本公开的一个实施方式，所述电石炉的数量为两个以上，并且每个电石炉的电极糊的测量信号对应于一路信号，从而所述非接触式测量装置输出多路信号。[0041]根据本公开的一个实施方式，所述非接触式测量装置输出的多路信号为4-20mA的电流信号。
[0042]根据本公开的一个实施方式，当对两个以上的电石炉中的一个电石炉的电极糊进行测量时，该一个电石炉对应的测量信号进行改变，而其他电石炉对应的测量信号则不进行改变。
[0043]根据本公开的一个实施方式，所述电石炉电极糊测量系统包括位置传感器，并且每个电石炉对应地设置一个位置传感器，通过位置传感器来得到所述测量臂和/或所述非接触式测量装置的位置输出信号。
[0044]根据本公开的一个实施方式，通过所述控制系统，基于输入的所述电石炉的编号，计算所述测量臂的当前位置与目标位置之间的角度差值，根据所述角度差值，所述控制系统控制所述测量臂进行转动，从而使得所述测量臂转动至所述目标位置。[0045]根据本公开的一个实施方式，所述控制系统根据每个电石炉的设定的测量时间以及所述测量臂的转动速度，来控制所述测量臂的转动和/或伸缩。[0046]根据本公开的一个实施方式，所述测量臂能够在所述测量臂的轴向上进行伸缩。[0047]根据本公开的一个实施方式，所述测量臂为两个以上的关节的结构，并且每个关
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节能够进行转动，以使得所述测量臂进行伸缩。[0048]根据本公开的一个实施方式，还包括用于检测所述测量臂的伸缩位置的位置传感器。
[0049]根据本公开的一个实施方式，所述测量臂的外部设置有用于保护所述测量臂的保护罩。
[0050]根据本公开的一个实施方式，所述电石炉电极糊测量系统还包括障碍检测装置，所述障碍检测装置用于在所述测量臂进行转动和/或伸缩的路径中是否存在障碍物。[0051]根据本公开的一个实施方式，所述障碍检测装置为雷达式障碍检测装置、激光式障碍检测装置或超声式障碍检测装置，当所述障碍检测装置检测到所述障碍物时，所述测量臂停止转动和/或伸缩。
[0052]根据本公开的一个实施方式，所述障碍检测装置可旋转地进行扫描，以确定是否存在障碍物。
[0053]根据本公开的一个实施方式，所述障碍检测装置为安装至所述测量臂的两侧的防撞传感器。
附图说明
[0054]附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0055]图1示出了根据本公开的一个实施方式的电石炉电极糊测量系统的示意图。[0056]图2示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的示意图。
[0057]图3示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的发射天线与接收天线的示意图。
[0058]图4示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的发射天线与接收天线的示意图。
[0059]图5示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的发射天线与接收天线的示意图。
[0060]图6示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的示意图。
[0061]图7示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的微波收发处理模块的示意图。
[0062]图8示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的微波收发处理模块的示意图。
[0063]图9示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的微波透镜的示意图。[0064]图10示出了根据本公开的一个实施方式的电石炉电极糊测量系统的示意图。[0065]图11示出了根据本公开的一个实施方式的电石炉电极糊测量系统的测量臂的示意图。
[0066]图12示出了根据本公开的一个实施方式的电石炉电极糊测量系统的示意图。[0067]附图标记说明[0068]10 电石炉电极糊测量系统
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说 明 书
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20 支架30 测量臂31 旋转轴32 两侧设置有防撞传感器40 非接触式测量装置50 电石炉51 电极糊60 电机100 微波电路板110 发射天线120 接收天线130 微波收发处理模块200 微波透镜。
具体实施方式
[0082]下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。[0083]需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。[0084]除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
[0085]在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。[0086]当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
[0087]为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描
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绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。
[0088]这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
[0089]本公开提供了一种电石炉电极糊测量系统，图1示出了根据本公开的电石炉电极糊测量系统的示意图。[0090]如图1所示，电石炉电极糊测量系统10可以包括支架20、测量臂30和非接触式测量装置40。其中，该电石炉电极糊测量系统10可以用于电石炉50中的电极糊51的高度(长度)。[0091]支架20的一端与测量臂30的一端固定，而支架20的另一端可以固定至地面等上。支架20用于支撑测量臂30并且将测量臂30保持至预定高度，例如该预定高度为高于电石炉50的高度。[0092]测量臂30的另一端附近设置有非接触式测量装置40，并且测量臂30使得非接触式测量装置40位于电石炉50的电极的上方，非接触式测量装置40用于测量电石炉50中的电极糊的高度。[0093]测量臂30能够绕支架20进行水平转动，以便将非接触式测量装置40带至或带离电石炉50的电极的上方，和/或测量臂30能够进行伸缩，以便将非接触式测量装置40带至或带离电石炉50的电极的上方。
[0094]非接触式测量装置40可以为雷达物位计，雷达物位计可以基于时间飞行原理得到微波发射波束的发射时间与微波反射波束的接收时间之间的时间差，以便得到电极糊的高度信息。另外，雷达物位计的发射天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率，通过比较某时刻微波发射波束的频率与微波反射波束的频率来得到二者的频率差，以便得到电极糊的高度信息。
[0095]非接触式测量装置40为超声测量装置，超声测量装置生成的超声波发射信号通过电极糊反射后形成超声波反射信号，并且超声测量装置接收超声波反射信号，通过超声波发射信号与超声波反射信号的时间差来得到电极糊的高度。[0096]非接触式测量装置40为激光测量装置，激光测量装置生成的激光发射信号通过电极糊反射后形成激光反射信号，并且激光测量装置接收激光反射信号，通过激光发射信号与激光反射信号的时间差来得到电极糊的高度。
[0097]下面将以雷达物位计为例对非接触式测量装置进行说明。[0098]在本公开中，如图2所示，雷达物位计包括：微波电路板100，微波电路板100上设置
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有微带天线；以及微波透镜200，微波透镜200用于汇聚微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束汇聚至微带天线。
[0099]微波电路板100设置在微波透镜200的焦面上或焦面附近。
[0100]微波电路板100上设置的微带天线至少包括一个用作发射天线110的微带天线和一个用作接收天线120的微带天线。或者，一个发射天线与一个接收天线构成一个收发天线单元，每个收发天线单元中的发射天线和接收天线相邻。或者，微波电路板100上设置的微带天线包括用作发射天线和接收天线共用的至少一个微带天线。
[0101]在图2中示出了微波电路板100上设置的微带天线包括一个用作发射天线110的微带天线和一个用作接收天线120的微带天线。但是在本公开中并不限定于此。
[0102]图3示出了微波电路板100设有的多个微带天线分别构成多个发射天线和多个接收天线的示例。每个发射天线和每个接收天线分别使用一个微带天线，并且相邻的发射天线与接收天线构成一个收发天线单元，例如发射天线110a与接收天线120a构成一个收发天线单元，发射天线110b与接收天线120b构成一个收发天线单元，……,发射天线110n与接收天线120n构成一个收发单元。其中作为一个收发天线单元中的发射天线与接收天线是相邻的两个微带天线。
[0103]在本公开的再一实施例中，微波电路板上设置的微带天线包括两个以上的发射天线和两个以上的接收天线，发射天线与接收天线两两组合来形成多个收发天线单元。[0104]图4示出了本公开的一个示例，在图4中，每个发射天线和每个接收天线分别使用一个微带天线，相邻的发射天线和接收天线两个构成一个收发天线单元。例如，发射天线110a与相邻的接收天线120a构成一个收发天线单元，接收天线120a也与相邻的发射天线110b构成一个收发天线单元，发射天线110b与接收天线120b构成一个收发天线单元，……。这样，不同波束的收发天线单元可以共用发射天线或接收天线，一个发射天线或接收天线可以在两个或多个波束的收发天线单元中。在该方式中，发射天线与接收天线为交替出现的形式。例如，在四个发射天线和三个接收天线交替布置的情况下，可以构成六个收发天线单元并且处理六个波束。当发射天线的数量为n且接收天线的数量为n+1时，可以实现2n个波束，当发射天线的数量为n+1且接收天线的数量为n时，也可以实现2n个波束。[0105]图5示出了另一个示例，在图5中，每个发射天线和每个接收天线分别使用一个微带天线，各个微带天线彼此靠近，这样发射天线与接收天线可以两两组合，其处理波束的数量为发射天线的数量乘以接收天线的数量。[0106]在再一实施例中，微波电路板上设置的微带天线包括用作发射天线和接收天线共用的至少一个微带天线。
[0107]图6示出了微波电路板100设置了一个微带天线，该微带天线作为发射天线和接收天线共用的情况。对于这种收发一体的微带天线，可以通过微波耦合器将接收和发射合成一路。
[0108]此外，微波电路板的数量为一个或两个以上，每个微波电路板上包括至少一个收发天线单元。
[0109]微波电路板的形状可以根据微带天线的布置形状来设定，例如可以为平直形状(焦面为平面时)，也可以为弯曲形状(焦面为曲面时)。每个收发天线单元可以设置在一个微波电路板上，多个收发天线单元可以设置在一个微波电路板上。相互分离的微波电路板
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可以成一定角度以便构成弯曲形状(焦面为曲面时)。[0110]多个微带天线设置在一个微波电路板上，并且多个微带天线的角度不同，或者多个微带天线设置在多个微波电路板上，并且多个微波电路板的角度不同以使得多个微带天线的角度不同。印刷电路板与设置在该微波电路板上的微带天线所发射的微波发射波束垂直或接近垂直。
[0111]微波电路板可被转动或移动，以便改变微波电路板的微带天线发射的微波发射波束的发射角度或发射位置。微波电路板的转动或移动为周期性的。通过微波电路板的转动或移动来形成用于对物料的剖面进行测量的扫描面。[0112]此外，微波电路板的数量为一个或两个以上，每个微波电路板上包括至少一个收发天线单元。
[0113]微波电路板的形状可以根据微带天线的布置形状来设定，例如可以为平直形状(焦面为平面时)，也可以为弯曲形状(焦面为曲面时)。每个收发天线单元可以设置在一个微波电路板上，多个收发天线单元可以设置在一个微波电路板上。相互分离的微波电路板可以成一定角度以便构成弯曲形状(焦面为曲面时)。[0114]多个微带天线设置在一个微波电路板上，并且多个微带天线的角度不同，或者多个微带天线设置在多个微波电路板上，并且多个微波电路板的角度不同以使得多个微带天线的角度不同。印刷电路板与设置在该微波电路板上的微带天线所发射的微波发射波束垂直或接近垂直。
[0115]微波电路板可被转动或移动，以便改变微波电路板的微带天线发射的微波发射波束的发射角度或发射位置。微波电路板的转动或移动为周期性的。通过微波电路板的转动或移动来形成用于对物料的剖面进行测量的扫描面。[0116]根据本公开的进一步实施例，雷达物位计还包括微波收发处理模块，微波收发处理模块基于时间飞行原理得到发射天线发射微波发射波束的发射时间与接收天线接收微波反射波束的接收时间之间的时间差，以便得到测量点的信息。[0117]发射天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率。通过比较某时刻发射天线发射的微波发射波束的频率与接收天线接收的微波反射波束的频率来得到二者的频率差，以便得到测量点的信息。
[0118]发射天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率。[0119]如图7所示，微波收发处理模块130至少可以用于提供控制发射天线的发射信号、以及接收来自接收天线的接收信号。例如，在发射天线110与接收天线120独立的情况下，微波收发处理模块130提供发射信号至发射天线110并且接收来自接收天线120的接收信号。在收发天线单元共用一个微波天线时，可以采用微波天线+微波耦合器的形式，微波耦合器可以将接收信号及发射信号混合在一起，微波收发处理模块130将发射信号提供至微波耦合器，微波天线作为发射天线发射微波波束，并且在接收信号时，微波天线作为接收天线接收微波波束，并且通过微波耦合器将接收信号提供至微波收发处理模块130。[0120]在本公开的优选实施例中，微波收发处理模块为多收多发模块，也就是说一个模块包括多个发射通路及多个接收通路。如图8所示，接收通路与发射通路不设置在微波收发处理模块的同一侧，这样可以增加微波收发处理模块的接收与发送之间的隔离度。[0121]根据测量原理的不同，微波电路板上设置有微波信号处理电路，微波信号处理电
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路包括发射振荡器、发射放大器、接收振荡器、低噪放大器和混频器。微波电路板上设置有微波信号处理电路，微波信号处理电路包括本振或VCO、混频器、功率放大器、和低噪放大器。
[0122]微波电路板上设置有微波信号模数采样电路、数字FFT计算电路、和/或距离位置计算电路。
[0123]根据本公开的微波透镜200用于汇聚微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束汇聚至微带天线。
[0124]微波透镜200可以由陶瓷或塑料等材料制成，其介电常数可以是均匀的，也可以为不均匀的。在本公开中，微波透镜200的介电常数可以大于1，其可以被微波穿透，并且采用损耗小的材料制成，例如陶瓷或塑料等。
[0125]图9示出了微波透镜200的几种形式，图9所示的形式仅仅作为示例，本公开并不限定于图9所示的形式。例如，微波透镜200可以为中间厚外侧薄的凸透镜的结构、微波透镜200可以为外侧厚中间薄的凹透镜的结构，微波透镜200可以为一面是曲面而另一面为平面的结构，微波透镜200可以为两面都为曲面的结构。曲面可以为球面或椭圆球面，也可以为多个曲面组合的形式。微波透镜200可以为实心透镜也可以为空心透镜的形式。[0126]另外，微波透镜200可以包括一个微波透镜，也可以是两个以上微波透镜的组合。一个微波透镜和微波透镜组合的目的均是为了使得微波发射波束和微波反射波束进行汇聚。
[0127]综上，在本公开中雷达物位计的微带天线的天线增益可以设置为3dB，并且发射角度可以设置为小于10度。[0128]此外，雷达物位计的外围设置有防护罩，并且防护罩的底部设置有开孔，以便允许微波发射波束与微波反射波束通过。开孔由能够透射微波的材料所密封。[0129]根据本公开的进一步的实施例，
[0130]电石炉电极糊测量系统10还包括控制装置，其中，当测量臂30能够绕支架20进行水平转动时，控制装置用于控制测量臂30的转动；和/或，当测量臂30能够进行伸缩时，控制装置用于控制测量臂30的伸缩。
[0131]控制装置可以包括电机60及齿轮(图1中未示出)，通过电机60的转动带动齿轮转动，从而控制测量臂30的转动。[0132]另外控制装置可以为气动式控制装置，通过气动式控制装置来控制测量臂30的转动。该气动式控制装置可以为本领域中气缸形式的控制装置，在此不再赘述。[0133]控制装置可以包括角度传感器，角度传感器用于在测量臂30绕支架20进行转动时测量测量臂30的转动角度。
[0134]控制装置可以记录测量臂30转动的圈数，当测量臂30在同一方向转动的圈数达到预定圈数时，停止测量臂30在该方向的转动。
[0135]当通过非接触式测量装置40对电石炉50中的电极糊的高度进行测量时，首先测量臂30绕支架20进行转动，并且当测量臂30转动到位时，测量臂30进行伸缩，以便使得非接触式测量装置40位于电石炉50的上方。
[0136]控制装置还可以包括位置传感器，位置传感器用于检测测量臂30和/或非接触式测量装置40是否到达预定位置。
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在测量臂30和/或非接触式测量装置40未到达预定位置的情况下，控制装置输出
报警信号。
[0138]在测量臂30和/或非接触式测量装置40到达预定位置的情况下，非接触式测量装置40测量并输出电石炉50中的电极糊的高度。[0139]电石炉50的数量为两个以上，并且电石炉电极糊测量系统10用于对每个电石炉中的电极糊进行测量。在图10中示出了4个电石炉50的情况。其中测量臂30可以被移动至各个电石炉50的电极的上方后，非接触式测量装置40来对电石炉50中的电极糊进行测量。其中，该移动可以是上面提及的转动及伸缩等。
[0140]每个电石炉50的电极糊的测量信号对应于一路信号，从而非接触式测量装置40输出多路信号。非接触式测量装置40输出的多路信号为4-20mA的电流信号。当对两个以上的电石炉50中的一个电石炉50的电极糊进行测量时，该一个电石炉50对应的测量信号进行改变，而其他电石炉50对应的测量信号则不进行改变。[0141]电石炉电极糊测量系统10包括位置传感器，并且每个电石炉50对应地设置一个位置传感器，通过位置传感器来得到测量臂30和/或非接触式测量装置40的位置输出信号。[0142]根据本公开的一种方式中，可以通过手动的方式来进行移动。通过控制系统，操作者基于输入的电石炉50的编号，计算测量臂30的当前位置与目标位置之间的角度差值，根据角度差值，控制系统控制测量臂30进行转动，从而使得测量臂30转动至目标位置。[0143]在本公开的另一种方式中，可以通过自动的方式来进行移动。控制系统根据每个电石炉50的设定的测量时间以及测量臂30的转动速度，来控制测量臂30的转动和/或伸缩。[0144]尤其是在测量臂30进行伸缩时，测量臂30能够在测量臂30的轴向上(例如图1所示的左右方向)进行伸缩。[0145]在另一示例中，测量臂30为两个以上的关节的结构，并且每个关节能够进行转动，以使得测量臂30进行伸缩。图11示出了两个关节的结构，其中，测量臂30的两个关节之间通过旋转轴31连接，这样测量臂可以多自由度地进行旋转，例如，在图11的左侧示出了测量臂伸长的情况，而右侧示出了测量臂可以通过多关节的形式来进行弯折。[0146]此外，在本公开中，还可以包括用于检测测量臂30的伸缩位置的位置传感器。这样可检测测量臂30的伸缩位置是否到位。测量臂30的外部设置有用于保护测量臂30的保护罩。
[0147]电石炉电极糊测量系统10还包括障碍检测装置，障碍检测装置用于在测量臂30进行转动和/或伸缩的路径中是否存在障碍物。障碍物的形式例如是正在安装的电石炉，或者系统之外的异物等。
[0148]障碍检测装置为雷达式障碍检测装置、激光式障碍检测装置或超声式障碍检测装置，当障碍检测装置检测到障碍物时，测量臂30停止转动和/或伸缩。障碍检测装置可旋转地进行扫描，以确定是否存在障碍物。
[0149]障碍检测装置可以为安装至测量臂30的两侧的防撞传感器。例如图12所示，测量臂30的两侧设置有防撞传感器32，这样当测量臂30进行转动时，如果接触到障碍物，将会感知到障碍物的存在，从而控制测量臂30停止转动。[0150]根据本公开的实施方式，可以在电石炉电极糊的测量过程中，通过非接触的方式来对电极糊的高度进行测量，从而可以简化测量步骤并且可以得到准确的测量值等。
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在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示
例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。[0152]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0153]本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
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