一种高温环境下的雷达检测系统及方法技术方案

在工业高温探测技术领域中，本发明专利技术提供一种高温环境下的雷达检测系统及方法，本系统的雷达套筒上腔体和雷达套筒下腔体通过法兰盘进行分隔，喇叭天线的上端天线为柱状设置，下端天线为喇叭状设置，上端天线和下端天线的连接部设置球形万向节，下端天线上套设天线防护衣，天线防护衣为耐高温的柔性材质；通过控制两个伺服电缸的伸缩杆的移动距离，可以对喇叭天线末端的移动轨迹进行精确控制，进行“料面+温度”的准实时同步测量。的准实时同步测量。的准实时同步测量。

【技术实现步骤摘要】
一种高温环境下的雷达检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及工业高温探测领域，尤其涉及一种高温环境下的雷达检测系统及方法。

技术介绍

[0002]近些年来，雷达探测技术已经被广泛应用于工业高温环境下的料面信息测量，高温环境一般指200℃
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300℃，雷达技术可以在黑暗、高温和高粉尘等恶劣工况下准确描述出料面各点的高度，从而真实地反映高温区域料面的形状，实现炉内料面信息的可视化。例如钢铁工业中高炉生产是钢铁冶炼的重要环节，在高炉生产的过程中通过雷达探测技术获取料面的形状可以提高生产效率。
[0003]由于一个固定雷达只能测量某一固定点的距离信息，因此可以采用机械装置控制雷达测量多点信息进行料面拟合。但是，由于高温环境十分恶劣，高温气流、粉尘等都容易在雷达工作时对其造成不良影响，从而导致雷达扫描的数据出现较大偏差，甚至造成雷达系统的损坏。
[0004]中国专利技术专利：201710580260.4，《一种测距和测温结合的高炉料面检测方法》，将辐射计安装在了高炉雷达测量装置上，在雷达进行高炉内某一径向方向上的距离测量时，通过辐射计测量同一方向上的温度。但其只是利用雷达天线来固定辐射计并带动辐射计摆动，并不能通过雷达天线进行辐射计的收发。
[0005]中国专利技术专利：201210404903.7，《一种新型测量高炉料面形状的机械式扫描雷达装置》，提供了一种可以实现三维机械式扫描的高炉雷达装置，但其主要通过电机、异型节铰链、滑行套、螺杆等组成连杆机构来实现雷达在某一方向上的运动，该装置结构复杂，实施困难。
[0006]中国专利技术专利：200920014534.4，《一种高炉料面形状雷达测量装置》，采用万向球形密封装置二维测量料面形状，其结构简单，但是直接将天线暴露在高炉的恶劣环境内，没有对天线进行保护措施。
[0007]中国专利技术专利：201520351092.8，《一种雷达物位计的防腐天线及雷达物位计》，给喇叭天线增加了一种防护外衣，但其主要用于天线的防腐蚀，且无法进行快速拆卸。
[0008]中国专利技术专利：201420853174.8，《一种能够实时监测高炉料面变化的雷达扫描装置》，采用一种绕万向节左右摆动的雷达扫描装置，但其只能在某一固定直线往复运动，无法进行任意角度的料面3D扫描。
[0009]综上，现有技术存在以下问题：
[0010]1)利用雷达天线来固定辐射计并带动辐射计摆动，并不能通过雷达天线进行辐射计的收发。
[0011]2)实现雷达的转动的结构复杂。
[0012]3)喇叭天线的防护外衣，但其主要用于天线的防腐蚀，并不能抗高温，＝无法进行快速拆卸。
[0013]4)扫描装置只能直线往复运动，无法在任意角度实现3D料面的扫描。

技术实现思路

[0014]为解决上述问题，针对高温恶劣环境下特别设计了一种高温环境下的雷达检测系统及方法，以确保雷达在各种恶劣工况下均能够长期稳定运行，从而获得准确的高炉料面数据，增加雷达的使用寿命，具体包括：
[0015]一种高温环境下的雷达检测系统，包括封闭设置的雷达套筒上腔体和安装在所述雷达套筒上腔体底部的雷达套筒下腔体；
[0016]以及，喇叭天线，所述雷达套筒上腔体和所述雷达套筒下腔体通过法兰盘进行分隔，所述喇叭天线包括一体化设置的上端天线和下端天线，所述上端天线为柱状设置，所述下端天线为喇叭状设置，所述上端天线和所述下端天线的连接部设置球形万向节，其中，所述球形万向节设置在所述雷达套筒上腔体内，所述下端天线通过所述法兰盘中间的通孔安装在所述雷达套筒下腔体内，所述下端天线上套设天线防护衣，所述天线防护衣为耐高温的柔性材质；
[0017]以及，雷达单元和热辐射计，所述雷达单元通过微波通道的H通道与所述喇叭天线接通，所述热辐射计通过所述微波通道的V通道和所述喇叭天线接通；
[0018]以及，氮气管道，所述氮气管道设置在所述雷达套筒上腔体的侧壁上，所述氮气管道用于向所述雷达套筒上腔体通入高压氮气；
[0019]以及，两个伺服电缸，每个伺服电缸分别配备一个伸缩杆和一个滑台，两个所述滑台垂直设置，所述伺服电机滑动安装在所述滑台上，所述伸缩杆的一端安装在所述伺服电机上，所述伸缩杆的另一端设置Y型接头，所述Y型接头夹安装在所述上端天线上，每个所述伺服电机的伸缩杆与所述滑台垂直；
[0020]设置上方的Y型接头与下方的Y型接头的距离为i，下方的Y型接头至所述球形万向节的距离为j，所述下端天线的长度为k，当其中一个伺服电缸带动对应的Y型接头伸长或收缩a距离时，另一个伺服电缸带动对应的Y型接头在对应的滑台上同方向移动b距离，所述下端天线的末端反方向移动c距离；
[0021]其中，
[0022]优选的，还包括安装板，所述安装板呈环形设置所述雷达套筒上腔体和所述雷达套筒上腔体的连接部位的内壁上，所述安装板的上表面用于安装所述法兰盘，所述环形板的下表面的用于安装防护舱门，两块防护舱门通过气缸安装在所述下端天线的两侧，所述气缸用于带动所述防护舱门开合；
[0023]当所述雷达单元工作时，两个所述防护舱门水平移动并远离所述下端天线；
[0024]当所述雷达单元停止工作时，两个所述防护舱门水平移动并靠近所述下端天线。
[0025]优选的，所述雷达套筒上腔体的顶盖的内壁设置红外热成像摄像头；
[0026]所述雷达套筒下腔体的顶部内壁设置耐高温摄像头。
[0027]优选的，所述雷达套筒上腔体的顶盖上表面设置盖子提手，所述雷达套筒上腔体的顶盖支持拿取；
[0028]所述雷达套筒上腔体的顶盖上设置光学观测窗。
[0029]优选的，所述法兰盘上的上表面设置法兰提手，所述法兰盘支持拿取。
[0030]优选的，所述天线防护衣为耐高温帆布材质。
[0031]优选的，所述天线防护衣为喇叭状，所述天线防护衣与所述下端天线的形状适配，所述天线防护衣的顶端通过圆环安装套在所述下端天线上；
[0032]所述天线防护衣的顶端与所述下端天线之间存在空隙；
[0033]当所述氮气管道向所述雷达套筒上腔体通入高压氮气时，通入的高压氮气存在一部分进入通过所述空隙进入所述天线防护衣中，所述天线防护衣被动鼓起。
[0034]优选的，所述喇叭天线上设置多个贯通的吹扫孔，当所述氮气管道通入高压氮气时，所述吹扫孔内通入高压氮气。
[0035]一种高温环境下的雷达检测方法，包括上述的高温环境下的雷达检测系统，包括：
[0036]所述高温环境下的雷达检测系统开机，所述雷达单元通过以太网与上位机建立连接；
[0037]所述上位机向所述雷达单元发送工作指令，所述雷达单元的主控芯片控制雷达单元的射频单元发射连续调频波并收到回波数据；
[0038]所述雷达单元的电路板上的温度传感器和姿态传感器实时获取雷达单元自身的温度信息和姿态信息；
[0039]所述雷达单元的主控芯片对所述回波数据、所述温度信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温环境下的雷达检测系统，其特征在于，包括封闭设置的雷达套筒上腔体和安装在所述雷达套筒上腔体底部的雷达套筒下腔体；以及，喇叭天线，所述雷达套筒上腔体和所述雷达套筒下腔体通过法兰盘进行分隔，所述喇叭天线包括一体化设置的上端天线和下端天线，所述上端天线为柱状设置，所述下端天线为喇叭状设置，所述上端天线和所述下端天线的连接部设置球形万向节，其中，所述球形万向节设置在所述雷达套筒上腔体内，所述下端天线通过所述法兰盘中间的通孔安装在所述雷达套筒下腔体内，所述下端天线上套设天线防护衣，所述天线防护衣为耐高温的柔性材质；以及，雷达单元和热辐射计，所述雷达单元通过微波通道的H通道与所述喇叭天线接通，所述热辐射计通过所述微波通道的V通道和所述喇叭天线接通；以及，氮气管道，所述氮气管道设置在所述雷达套筒上腔体的侧壁上，所述氮气管道用于向所述雷达套筒上腔体通入高压氮气；以及，两个伺服电缸，每个伺服电缸分别配备一个伸缩杆和一个滑台，两个所述滑台垂直设置，所述伺服电机滑动安装在所述滑台上，所述伸缩杆的一端安装在所述伺服电机上，所述伸缩杆的另一端设置Y型接头，所述Y型接头夹安装在所述上端天线上，每个所述伺服电机的伸缩杆与所述滑台垂直；设置上方的Y型接头与下方的Y型接头的距离为i，下方的Y型接头至所述球形万向节的距离为j，所述下端天线的长度为k，当其中一个伺服电缸带动对应的Y型接头伸长或收缩a距离时，另一个伺服电缸带动对应的Y型接头在对应的滑台上同方向移动b距离，所述下端天线的末端反方向移动c距离；其中，2.根据权利要求1所述的一种高温环境下的雷达检测系统，其特征在于，还包括安装板，所述安装板呈环形设置所述雷达套筒上腔体和所述雷达套筒上腔体的连接部位的内壁上，所述安装板的上表面用于安装所述法兰盘，所述环形板的下表面的用于安装防护舱门，两块防护舱门通过气缸安装在所述下端天线的两侧，所述气缸用于带动所述防护舱门开合；当所述雷达单元工作时，两个所述防护舱门水平移动并远离所述下端天线；当所述雷达单元停止工作时，两个所述防护舱门水平移动并靠近所述下端天线。3.根据权利要求1所述的一种高温环境下的雷达检测系统，其特征在于，所述雷达套筒上腔体的顶盖的内壁设置红外热成像摄像头；所述雷达套筒下腔体的顶部内壁设置耐高温摄像头。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈先中，侯庆文，张洁，王德鑫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：