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工业激光测距传感器是否可以测量高温熔融金属液位高度呢?


时间:2026-01-05 19:43

可以,但有非常严苛的条件和特定的技术选型,并非所有工业激光测距传感器都能胜任。

普通的工业激光测距传感器在直接测量高温熔融金属液位时,会遇到几个主要挑战:

1.极端高温:熔融金属(如钢水、铁水、铝水)表面温度通常在700°C以上,最高可达1600°C以上。传感器靠近测量窗口或液面时,会承受强烈的热辐射。

2.烟尘、蒸汽和飞溅:熔炼过程会产生大量烟雾、粉尘、蒸汽和可能的金属飞溅物,会严重干扰或阻挡激光束。

3.镜面反射表面:熔融金属表面像镜子一样光滑,会产生强烈的镜面反射。如果激光束不是垂直入射,反射光可能不会返回传感器,导致测量失败。

4.测量窗口污染:即使传感器不直接接触金属,其保护窗口也会因高温辐射和烟尘附着而快速升温、污染或熔化。

 

专门用于高温熔融金属液位测量的激光传感器解决方案:

为了克服上述挑战,需要使用经过特殊设计和增强的激光测距系统,通常具有以下关键特性:

1. 特殊波长和抗干扰能力

蓝色激光:越来越多的高端应用采用蓝色激光。因为高温物体本身发出强烈的红光和红外光,会干扰常用的红色或红外激光传感器。蓝色激光波长更短,能量更高,能更好地穿透烟雾和蒸汽,并且与高温背景光的区分度更高,信噪比更好。

高功率激光:使用更高功率的激光脉冲,确保有足够的信号能穿透介质干扰并返回。

2. 有效的冷却和保护系统

强力空气净化与冷却:传感器必须配备高质量的空气净化冷却套。它有两重作用:

o冷却:持续向传感器镜头吹送洁净的冷空气,形成一道气幕,带走热量,防止传感器过热和镜头因高温损坏。

o清洁:保持镜头前始终洁净,防止烟尘附着。

水冷套:在极端高温环境中(如电炉、钢包),空气冷却可能不够,需要额外加装水冷套,对传感器本体进行循环水冷却。

3. 针对镜面反射的优化设计

严格垂直安装:必须确保激光束尽可能垂直入射液面,这样镜面反射光才能沿原路返回传感器,保证信号强度。安装角度偏差是导致测量失败的常见原因。

特殊光学设计:一些传感器具有专门处理镜面反射信号的光学系统。

4. 高级信号处理算法

回波处理算法:先进的传感器配备强大的数字信号处理器,能够从复杂的背景噪声、蒸汽干扰或飞溅物产生的假回波中,智能识别出真正的液面回波。这是确保测量稳定性和可靠性的核心。

 

典型应用场景

钢包/铁水包液位监测

中间包液位控制

电弧炉/感应炉熔池液位

铝熔炼炉液位

连铸结晶器液位控制(这是最关键的应用之一)

替代或辅助技术

在某些更恶劣或成本敏感的场景,也会采用其他技术辅助或替代激光测量:

雷达物位计:特别是调频连续波雷达,抗蒸汽和粉尘能力极强,是激光的重要替代方案,但精度通常略低于激光。

电极/探针接触式测量:简单可靠,但属于点测量,且有损耗。

视觉/摄像系统:配合特定滤光片观察液面,但通常用于辅助判断而非精确连续测量。

放射源测量:使用γ射线等,精度高且不受工况影响,但存在安全监管和公众接受度问题。

结论

可以测量,但必须满足以下条件:

1.选择专用型号:必须选用为高温熔融金属液位测量专门设计的工业激光测距传感器。

2.配备完整的保护系统:务必配置空气净化冷却套,在超高温场合还需水冷套。这是传感器能否长期存活的关键。

3.正确安装:确保严格的垂直安装,并选择合适的位置,避开烟尘最浓或飞溅最严重的区域。

4.合理预算:这类高性能、高可靠性的专用传感器及其冷却系统价格非常昂贵。

在购买前,务必与经验丰富的供应商(如MSE莫顿等工业传感器厂商的专业团队)详细沟通具体的应用介质、温度、容器类型和安装环境,他们通常会提供包含传感器、冷却系统、安装支架在内的完整解决方案。