高炉炉底微波测厚系统设计及雷达频综源研制

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高炉炉缸炉底烧穿是高炉生产中重大的安全生产隐患,因此对于炉缸烧穿事故的预防以及紧急处理成为研究高炉长寿的重要课题,也是一个难点。这归结为一个高温物体测厚监测问题。长期以来,人们通过加热电偶的方式、电阻法、电容法、激光超声等方法了解炉衬炉底厚度,但是都存在一定缺陷,如易被侵蚀,过于复杂等。   本文以高炉生产过程中炉底侵蚀为背景,提出一种针对特殊媒介的微波测量方法,雷达电磁波穿透法测量高炉炉底厚度,从理论上研究电磁波对特殊高温媒介的穿透性,提出了微波方法测量炉厚的技术方案。并且在方案基础上,根据理论要求及所适用的环境,研究设计了雷达频综源系统。   在频率源系统设计中,根据可行性分析验证,设计了数字频率合成(DDS)电路,放大滤波电路,锁相环(PLL)电路,包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器的单独设计及联调,对各部分电路的原理和参数组成进行了分析。选用单片机作为控制单元,进行主要芯片端口控制。同时考虑了电磁兼容设计。在整个系统搭建联调的基础上,进行软件程序编写实现。最后对系统中的上位机部分CAN总线转USB(CAN-USB)部分做了软件设计,以便观察波形及后续信号处理。   经过理论及试验验证,微波频率源指标符合高炉环境中雷达测量,测厚的方案基本可行,在实验室已有的实验平台基础上,单层回波及多层介质反射测量效果明显。
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