现代的铝工业生产,采用的是冰晶石-氧化铝熔盐电解法,这是工业上唯一的炼铝方法。铝电解质初晶温度是铝电解生产过程中生产工艺控制的关键参数,其中,铝电解温度和过热度均须依赖铝电解质初晶温度进行设定。低温铝电解能够显著降低能耗,为实现低温铝电解,研究者往往通过在电解质体系中加入氟盐等添加剂。添加剂的加入致使铝电解质体系日趋复杂,目前铝电解生产企业普遍采用的步冷曲线离线测量初晶温度的方法,存在温度拐点不明显,精度不够、结果滞后等问题,无法满足企业技术升级、数字化铝电解槽以及精细化管控等要求。基于铝电解工业技术升级和精细化管控需求,亟须开发适合铝电解工业现场高温、强磁场、强腐蚀等要求的铝电解质初晶温度现场测量技术以及装置。结合铝电解生产现场环境及数据采集要求,本论文主要进行了以下研究工作:1.设计并完成了温度信号采集与转换电路。高温熔融态铝电解质腐蚀性较强,本研究选用耐腐蚀、耐高温的铠装热电偶作为温度传感单元、高效模数转换器进行模-数信号转换、成本较低的Arduino单片机进行数据处理,同时利用USB通信模块与PC机进行数据传输、分析、存储等。2.建立了适用于不同电解质体系的初晶温度算法模型。针对不同电解质体系初晶温度步冷曲线特性,提出了适用于计算不同电解质体系初晶温度的算法—温度密度算法,该算法的提出解决了不同电解质体系初晶温度无法进行统一计算的难题。3.基于有限元热场分析设计了熔融铝电解质现场取样装置及取样方案。铝电解生产现场处于高温、强磁场、强腐蚀的恶劣环境中,取样装置需考虑其耐高温、耐腐蚀、抗磁场能力等。根据现场环境要求,利用Ansys软件进行辅助设计,对不同材质、形状、尺寸的取样器进行热场分析,得到了取样器中熔融铝电解质温度场分布规律,从而为熔融铝电解质现场取样装置及取样方案提供了可靠的依据。