一種還原爐流量監(jiān)控裝置的制造方法
【專利摘要】為了避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，使氣體流量測量較為容易地實施，本發(fā)明提供了一種還原爐流量監(jiān)控裝置，用于對某種供給還原爐的氣體進行流量監(jiān)控，包括：N個第一超聲波檢測單元、2N個第二超聲波檢測單元、4N個第三超聲波檢測單元、第一供氣管道、第二供氣管道、第三供氣管道和處理單元。本發(fā)明以低成本實現(xiàn)了大量程比的還原爐運送氣體的流量監(jiān)控，并利用管道內(nèi)和管道間的流量互補方式實現(xiàn)了流量監(jiān)控精度的提高。超聲波流量檢測天然地具有大量程比，因此相對現(xiàn)有技術(shù)而言不但降低了管道鋪設(shè)成本，更適用于更大范圍兩成比變化的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。
【專利說明】
一種還原爐流量監(jiān)控裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及氣體流量監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種還原爐流量監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，多晶硅的生產(chǎn)主要采用改良西門子法。在改良西門子法中，三氯氫硅的氫還 原過程所發(fā)生的主要反應(yīng)是三氯氫硅被氫氣還原生成硅和氯化氫。根據(jù)改良西門子法的要 求，在生產(chǎn)過程中測量進入還原爐的氫氣和三氯氫硅流量，通過比值控制來生產(chǎn)出多晶硅。 兩種氣體的流量的比值關(guān)系著多晶娃的品質(zhì)。
[0003] 經(jīng)檢索，申請?zhí)枮镃N201310703754.9的中國發(fā)明專利申請公開了一種還原爐流量 精確測量的方法，它采用多管并聯(lián)方式，采用計算機采集系統(tǒng)進行流量采集、數(shù)據(jù)存儲、監(jiān) 督管理以及網(wǎng)絡(luò)通訊。在流量計的量程范圍內(nèi)，流量計顯示值乘以支管的流通數(shù)量就可以 通過公式換算出總管的流量，當(dāng)流量值顯示超出量程范圍時，通過增加并聯(lián)支管的開通數(shù) 量來分流，以實現(xiàn)小流量計測量更大流量范圍的目的，達到了寬量程比流量測量的目的。
[0004] 然而，這種方式主要是從普通的小量程流量計的角度提出的，其并未明確記載修 正系數(shù)，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，為了獲得精確的流量測量，實施時通過大量實驗重新獲得 是較為困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，使氣體流量測量較為容易地實施，本 發(fā)明提供了一種還原爐流量監(jiān)控裝置，用于對某種供給還原爐的氣體進行流量監(jiān)控，包括： N個第一超聲波檢測單元、2N個第二超聲波檢測單元、4N個第三超聲波檢測單元、第一供氣 管道、第二供氣管道、第三供氣管道和處理單元，其中
[0006]所述第一供氣管道、第二供氣管道和第三供氣管道用于向還原爐提供氣體，其內(nèi) 徑均為r、長度均L，材質(zhì)相同且彼此平行地設(shè)置；
[0007] N個第一超聲波檢測單元設(shè)置于所述第一供氣管道內(nèi)，2N個第二超聲波檢測單元 設(shè)置于第二供氣管道內(nèi)，4N個第二超聲波檢測單元設(shè)置于所述第三供氣管道內(nèi)，其中N為大 于2的自然數(shù)；
[0008] 所述處理單元根據(jù)所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波 檢測單元對所述氣體進行流量監(jiān)控。
[0009] 進一步地，所述N個第一超聲波檢測單元以沿所述第一供氣管道長度方向延伸的 直線方向、以間隔Di設(shè)置，其中所述Di滿足:D i+1 = 2 X Di，i = 1，2，…，N-1。
[0010] 進一步地，所述N個第二超聲波檢測單元以沿所述第二供氣管道長度方向延伸的 第一直線方向、以間隔Ei設(shè)置，其中所述Ei滿足:E i+1 = 2 X Ei，i = 1，2，…，N-1;另外N個第二 超聲波檢測單元以沿所述第二供氣管道長度方向延伸的第二直線方向、以間隔￡1設(shè)置，其 中所述滿足:￡' 1=(1/2)\化1+￡1-1)，且所述第二直線方向與所述第一直線方向相對于 第二供氣管道長度方向上的軸線呈90度，其中E〇 = 0。
[0011] 進一步地，第1個到第N個第三超聲波檢測單元以沿所述第三供氣管道長度方向延 伸的第一直線方向、以間隔Fi設(shè)置，其中所述Fi滿足:Fi +1 = 2 X Fi，i = 1，2，…，N-1;
[0012] 第N+1到第2N個第三超聲波檢測單元以沿所述第三供氣管道長度方向延伸的第二 直線方向、以間隔？:設(shè)置，其中所述滿足:？' 1 = (1/2)\$1+?1-1)，且所述第二直線方向 與所述第一直線方向相對于第三供氣管道長度方向上的軸線呈90度，其中F〇 = 0;
[0013] 第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個第三超聲波檢測單元以及第3N+1個第三 超聲波檢測單元到第4N個第三超聲波檢測單元被設(shè)置于分別到上述第三超聲波檢測單元 沿該曲線等距離的位置且在經(jīng)過所述第1個到第N個第三超聲波檢測單元以及所述第N+1到 第2N個第三超聲波檢測單元的等距螺旋曲線上，其中第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N 個超聲波檢測單元連線以及第3N+1個第三超聲波檢測單元到第4N個超聲波檢測單元連線 均平行于所述第一直線方向和第二直線方向。
[0014] 進一步地，所述第一超聲波檢測單元的每一個均設(shè)置有第一超聲波傳感器、第一 超聲波發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊，且所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢 測單元的每一個均設(shè)置有第一超聲波傳感器、第一超聲波發(fā)射器、第二超聲波傳感器、第二 超聲波發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊；
[0015] 所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個 的無線通信模塊和電源模塊位于其被安裝于的供氣管道外部；
[0016] 所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個 的第一超聲波傳感器和第一超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道內(nèi)部，且對于每一個 第一超聲波檢測單元、每一個第二超聲波檢測單元或每一個第三超聲波檢測單元，第j個第 一超聲波傳感器的朝向與和第j_l超聲波檢測單元的第一超聲波發(fā)射器的朝向呈90度角， 其中j為大于2且小于第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元或第三超聲波檢測單元的 數(shù)量的正整數(shù)；
[0017] 所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的第二超聲波傳感器 和第二超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道外部，并記第二超聲波檢測單元中第1個 到第N個為第一組第二超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個為第二組第二超聲波檢測單元； 記第三超聲波檢測單元中第1個到第N個為第一組第三超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個 為第二組第三超聲波檢測單元，第2N+1個第三超聲波檢測單元中第1個到第3N個為第三組 第三超聲波檢測單元，第3N+1個到第4N個為第四組第三超聲波檢測單元；
[0018] 所述第二超聲波檢測單元的每一個和所述第三超聲波檢測單元的每一個的第二 超聲波傳感器和第二超聲波發(fā)射器的朝向，使得：
[0019] 在t時刻:第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第一組第 三超聲波檢測單元中的第k_l個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單元 中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第一組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲波 傳感器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第 三組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波檢 測單元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第三組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二 超聲波傳感器的連線相互垂直；
[0020] 在2t時刻:第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第二組 第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單 元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第二組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲 波傳感器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與 第四組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波 檢測單元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第四組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第 二超聲波傳感器的連線相互垂直，其中k為大于1且小于N的正整數(shù)；
[0021] 所述處理單元用于在t時刻，通過時差法得到第一供氣管道中檢測得到的氣體流 s ^
第-檢測單元，其中Vm為弟m個弟一超聲波檢測單兀通過時差 法計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體 流量、 二供氣管道.第一紹第二檢測單疋
第一相葦二檢測早元 ，.其中元為第一組第二超 聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第二 組第二檢測單元檢測得到的氣體流量~ 二供氣管道.第二a第二檢測單元
，，第二s%二廣測單元5 其中為第二組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過 時差法得到第三供氣管道中第一組第三檢測單元檢測得到的氣體流量 三供氣管嚿.％-相第三檢測串元=
第一坩葦三檢測單元^ + 檢則串元M弟二 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道中第三組第 三檢測單元檢測得到的氣體流量& 二供氣管|良 %三與第三^測單元
第三纟目第三檢測單元 ，其中 元為第三組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；
[0022] 所述處理單元用于在2t時刻，通過時差法得到第一供氣管道中檢測得到的氣體流 量供WI
_第-&W元，其中v'm為第m個第一超聲波檢測單元通過時差法計算 得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體流量 n第二供氣睿道，第一a第二檢測單元_
第組第二檢測單.元.其中V'm,第元為第一組第二超 聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第二 組第二檢測單元檢測得到的氣體流量二丨共氣管遣第二朝第二檢測料
I, ?二絢?二檢測單元? 其中為第二組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通 過時差法得到第三供氣管道中第二組第三檢測單元檢測得到的氣體流量 P第三供氣管?,第二組第三檢測單元
％二響=檢肩電〒-'其中乂111，叢為^檢鵬元為弟一?組弟二超尸波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道中第四組第 三檢測單元檢測得到的氣體流量&i 第四鑰第三檢測單元
第四組％三檢測單元 ，其中 Vm,|?|QijPl7E為第四組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；
[0023] 所述處理單元還用于確定氣體流量V:
[0025] 本發(fā)明的有益效果是：以低成本實現(xiàn)了大量程比的還原爐運送氣體的流量監(jiān)控， 并利用管道內(nèi)和管道間的流量互補方式實現(xiàn)了流量監(jiān)控精度的提高。超聲波流量檢測天然 地具有大量程比，因此相對現(xiàn)有技術(shù)而言不但降低了管道鋪設(shè)成本，更適用于更大范圍兩 成比變化的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。
【附圖說明】
[0026] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的還原爐流量監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的還原爐流量監(jiān)控裝置對應(yīng)的監(jiān)控方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明的還原爐流量監(jiān)控裝置用于對某種供給還原爐的氣體進行流 量監(jiān)控，包括:N個第一超聲波檢測單元、2N個第二超聲波檢測單元、4N個第三超聲波檢測單 元、第一供氣管道1〇〇、第二供氣管道200、第三供氣管道300和處理單元400。為了簡潔起見， 上述N個第一超聲波檢測單元、2N個第二超聲波檢測單元、4N個第三超聲波檢測單元并未示 出。
[0029]所述第一供氣管道100、第二供氣管道200和第三供氣管道300用于向還原爐提供 氣體，其內(nèi)徑均為r、長度均L，材質(zhì)相同且彼此平行地設(shè)置；
[0030] N個第一超聲波檢測單元設(shè)置于所述第一供氣管道100內(nèi)，2N個第二超聲波檢測單 元設(shè)置于第二供氣管道200內(nèi)，4N個第二超聲波檢測單元設(shè)置于所述第三供氣管道300內(nèi)， 其中N為大于2的自然數(shù)；
[0031]所述處理單元400根據(jù)所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超 聲波檢測單元對所述氣體進行流量監(jiān)控。
[0032]進一步地，所述N個第一超聲波檢測單元以沿所述第一供氣管道100長度方向延伸 的直線方向、以間隔Di設(shè)置，其中所述Di滿足:Di+1 = 2 X Di，i = 1，2，…，N-1。
[0033]進一步地，所述N個第二超聲波檢測單元以沿所述第二供氣管道200長度方向延伸 的第一直線方向、以間隔Ei設(shè)置，其中所述Ei滿足:Ei+1 = 2 X Ei，i = 1，2，…，N-1;另外N個第 二超聲波檢測單元以沿所述第二供氣管道200長度方向延伸的第二直線方向、以間隔 置，其中所述滿足:￡' 1=(1/2)\化1+￡1-1)，且所述第二直線方向與所述第一直線方向相 對于第二供氣管道200長度方向上的軸線呈90度，其中E〇 = 0。
[0034]進一步地，第1個到第N個第三超聲波檢測單元以沿所述第三供氣管道300長度方 向延伸的第一直線方向、以間隔Fi設(shè)置，其中所述Fi滿足:Fi+1 = 2 X Fi，i = 1，2，…，N-l;
[0035]第N+1到第2N個第三超聲波檢測單元以沿所述第三供氣管道300長度方向延伸的 第二直線方向、以間SFi設(shè)置，其中所述滿足:？'1 = (1/2以卬沖1-1)，且所述第二直線 方向與所述第一直線方向相對于第三供氣管道300長度方向上的軸線呈90度，其中F〇 = 0; [0036] 第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個第三超聲波檢測單元以及第3N+1個第三 超聲波檢測單元到第4N個第三超聲波檢測單元被設(shè)置于分別到上述第三超聲波檢測單元 沿該曲線等距離的位置且在經(jīng)過所述第1個到第N個第三超聲波檢測單元以及所述第N+1到 第2N個第三超聲波檢測單元的等距螺旋曲線上，其中第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N 個超聲波檢測單元連線以及第3N+1個第三超聲波檢測單元到第4N個超聲波檢測單元連線 均平行于所述第一直線方向和第二直線方向。
[0037] 進一步地，所述第一超聲波檢測單元的每一個均設(shè)置有第一超聲波傳感器、第一 超聲波發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊，且所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢 測單元的每一個均設(shè)置有第一超聲波傳感器、第一超聲波發(fā)射器、第二超聲波傳感器、第二 超聲波發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊；
[0038] 所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個 的無線通信模塊和電源模塊位于其被安裝于的供氣管道外部；
[0039] 所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個 的第一超聲波傳感器和第一超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道內(nèi)部，且對于每一個 第一超聲波檢測單元、每一個第二超聲波檢測單元或每一個第三超聲波檢測單元，第j個第 一超聲波傳感器的朝向與和第j_l超聲波檢測單元的第一超聲波發(fā)射器的朝向呈90度角， 其中j為大于2且小于第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元或第三超聲波檢測單元的 數(shù)量的正整數(shù)；
[0040] 所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的第二超聲波傳感器 和第二超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道外部，并記第二超聲波檢測單元中第1個 到第N個為第一組第二超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個為第二組第二超聲波檢測單元； 記第三超聲波檢測單元中第1個到第N個為第一組第三超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個 為第二組第三超聲波檢測單元，第2N+1個第三超聲波檢測單元中第1個到第3N個為第三組 第三超聲波檢測單元，第3N+1個到第4N個為第四組第三超聲波檢測單元；
[0041] 所述第二超聲波檢測單元的每一個和所述第三超聲波檢測單元的每一個的第二 超聲波傳感器和第二超聲波發(fā)射器的朝向，使得：
[0042] 在t時刻:第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第一組第 三超聲波檢測單元中的第k_l個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單元 中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第一組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲波 傳感器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第 三組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波檢 測單元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第三組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二 超聲波傳感器的連線相互垂直；
[0043]在2t時刻:第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第二組 第三超聲波檢測單元中的第k_l個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單 元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第二組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲 波傳感器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與 第四組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波 檢測單元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第四組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第 二超聲波傳感器的連線相互垂直，其中k為大于1且小于N的正整數(shù)；
[0044]所述處理單元400用于在t時刻，通過時差法得到第一供氣管道100中檢測得到的 氣體流量
，其中Vm為第m個第一超聲波檢測單元通 過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道200中第一組第二檢測單元檢 測得到的氣體流量
，_其中vm,第 為第一組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時 差法得到第二供氣管道2 0 0中第二組第二檢測單元檢測得到的氣體流量
1其中為第二組第二超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道300中第一組 第三檢測單元檢測得到的氣體流量〖
，其 中為第一組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時 差法得到第三供氣管道3 0 0中第三組第三檢測單元檢測得到的氣體流量
，其中櫛陣元為第三組第三超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；
[0045]所述處理單元400用于在2t時刻，通過時差法得到第一供氣管道100中檢測得到的 氣體流量
，_其中v'm為第m個第一超聲波檢測單元通過時 差法計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道200中第一組第二檢測單元檢測得到 的氣體流量
，其中v ' m ,第一組第二檢測單元 為第一組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時 差法得到第二供氣管道2 0 0中第二組第二檢測單元檢測得到的氣體流量
，其中V ' 為第二組第二超聲 波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道300中第二 組第三檢測單元檢測得到的氣體流量
， 其中為第二組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過 時差法得到第三供氣管道3 00中第四組第三檢測單元檢測得到的氣體流量
其中Vm,翔棚￡麵阮為第四組第三超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；
[0046] 所述處理單元400還用于確定氣體流量V:
[0048] 如圖2所示，本發(fā)明的還原爐流量監(jiān)控裝置對應(yīng)的監(jiān)控方法用于對某種供給還原 爐的氣體進行流量監(jiān)控，包括：
[0049] (1)為所述氣體設(shè)置三條內(nèi)徑均為r、長度均L的相同的、彼此平行的供氣管道，即 第一供氣管道100、第二供氣管道200和第三供氣管道300;
[0050] (2)在還原爐第一供氣管道100內(nèi)設(shè)置N個第一超聲波檢測單元，其中N為大于2的 自然數(shù)；
[0051 ] (3)在還原爐第二供氣管道200內(nèi)設(shè)置2N個第二超聲波檢測單元；
[0052] (4)在還原爐第三供氣管道300內(nèi)設(shè)置4N個第二超聲波檢測單元；
[0053] (5)根據(jù)所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元 對所述氣體進行流量監(jiān)控。
[0054] 進一步地，所述步驟(2)包括：
[0055]以沿所述第一供氣管道100長度方向延伸的直線方向，以間隔置所述N個第一 超聲波檢測單元，其中所述Di滿足:Di+1 = 2XDi，i = l，2,…，N-1。
[0056] 進一步地，所述步驟(3)包括：
[0057]以沿所述第二供氣管道200長度方向延伸的第一直線方向，以間隔Ei設(shè)置N個第二 超聲波檢測單元，其中所述Ei滿足:Ei+1 = 2 X Ei，i = 1，2，…，N-1;
[0058]以沿所述第二供氣管道200長度方向延伸的第二直線方向，以間隔置另外N個 第二超聲波檢測單元，其中所述滿足:￡'1 = (1/2)\江1+￡1-1)，且所述第二直線方向與所 述第一直線方向相對于第二供氣管道200長度方向上的軸線呈90度，其中E〇 = 0。
[0059] 進一步地，所述步驟(4)包括：
[0060] 以沿所述第三供氣管道300長度方向延伸的第一直線方向，以間隔Fi設(shè)置第1個到 第N個第三超聲波檢測單元，其中所述Fi滿足:F i+1 = 2 X Fi，i = 1，2，…，N-1;
[00611以沿所述第三供氣管道300長度方向延伸的第二直線方向，以間隔Fi設(shè)置第N+1到 第2N個第三超聲波檢測單元，其中所述F' i滿足:F' i = (1/2) X (Fi+Fi-i)，且所述第二直線方 向與所述第一直線方向相對于第三供氣管道300長度方向上的軸線呈90度，其中F0 = 0; [0062]在經(jīng)過所述第1個到第N個第三超聲波檢測單元以及所述第N+1到第2N個第三超聲 波檢測單元的等距螺旋曲線上，設(shè)置分別到上述第三超聲波檢測單元沿該曲線等距離的位 置的第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個第三超聲波檢測單元以及第3N+1個第三超聲 波檢測單元到第4N個第三超聲波檢測單元，其中第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個超 聲波檢測單元連線以及第3N+1個第三超聲波檢測單元到第4N個超聲波檢測單元連線均平 行于所述第一直線方向和第二直線方向。
[0063] 進一步地，所述步驟(5)包括：
[0064] (51)為所述第一超聲波檢測單元的每一個均設(shè)置第一超聲波傳感器、第一超聲波 發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊，并為所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單 元的每一個均設(shè)置第一超聲波傳感器、第一超聲波發(fā)射器、第二超聲波傳感器、第二超聲波 發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊；
[0065] (52)設(shè)置所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元 的每一個的無線通信模塊和電源模塊位于其被安裝于的供氣管道外部；
[0066] (53)設(shè)置所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元 的每一個的第一超聲波傳感器和第一超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道內(nèi)部，且對 于每一個第一超聲波檢測單元、每一個第二超聲波檢測單元或每一個第三超聲波檢測單 元，第j個第一超聲波傳感器的朝向與和第j_l超聲波檢測單元的第一超聲波發(fā)射器的朝向 呈90度角，其中j為大于2且小于第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元或第三超聲波 檢測單元的數(shù)量的正整數(shù)；
[0067] (54)設(shè)置所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的第二超聲 波傳感器和第二超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道外部，并記第二超聲波檢測單元 中第1個到第N個為第一組第二超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個為第二組第二超聲波檢 測單元;記第三超聲波檢測單元中第1個到第N個為第一組第三超聲波檢測單元，第N+1個到 第2N個為第二組第三超聲波檢測單元，第2N+1個第三超聲波檢測單元中第1個到第3N個為 第三組第三超聲波檢測單元，第3N+1個到第4N個為第四組第三超聲波檢測單元；
[0068] 設(shè)置所述第二超聲波檢測單元的每一個和所述第三超聲波檢測單元的每一個的 第二超聲波傳感器和第二超聲波發(fā)射器的朝向，使得：
[0069] 在t時刻:第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第一組第 三超聲波檢測單元中的第k_l個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單元 中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第一組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲波 傳感器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第 三組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波檢 測單元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第三組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二 超聲波傳感器的連線相互垂直；
[0070] 在2t時刻:第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第二組 第三超聲波檢測單元中的第k_l個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單 元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第二組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲 波傳感器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與 第四組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波 檢測單元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第四組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第 二超聲波傳感器的連線相互垂直，其中k為大于1且小于N的正整數(shù)；
[0071] (55)設(shè)t時刻，通過時差法得到第一供氣管道100中檢測得到的氣體流量
，其中為第m個第一超聲波檢測單元通過時差法計 算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道200中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體 流量
：，其中V m ,第-組第二檢測單元為第一組 第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過 時差法得到第二供氣管道200中第二組第二檢測單元檢測得到的氣體流量
，其中為第二組第二超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道300中第一組 第三檢測單元檢測得到的氣體流量
其 中為第一組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時 差法得到第三供氣管道3 0 0中第三組第三檢測單元檢測得到的氣體流量
，其中櫛陣元為第三組第三超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；
[0072] ( 5 fi H分21時刻，誦討時差法得到第一供氣管道1 0 0中檢測得到的氣體流量
?其中為第m個第一超聲波檢測單元通過時差法計算得 到的流量;通過時差法得到第二供氣管道200中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體流量
，其中V ' m ,第一組第二檢測單元為第一 組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通 過時差法得到第二供氣管道200中第二組第二檢測單元檢測得到的氣體流量
.，其中V ' 元為第二組第二超聲 波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道300中第二 組第三檢測單元檢測得到的氣體流量
其中為第二組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過 時差法得到第三供氣管道3 00中第四組第三檢測單元檢測得到的氣體流量
，其中Vm,翔棚￡麵阮為第四組第三超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；
[0073] (57)氣體流量V為：
[0075]本發(fā)明中，每個超聲波檢測單元的超聲波傳感器或超聲波發(fā)射器在被朝向其他的 超聲波檢測單元的超聲波傳感器或超聲波發(fā)射器時，期間進行收發(fā)的超聲波采用不同頻率 的載波，從而使得各個不同的超聲波發(fā)射器與超聲波傳感器之間能夠正確地實現(xiàn)配對，進 而實現(xiàn)上述方法中的各個時差法計算過程中避免不同時差法運算時對彼此產(chǎn)生的干擾。上 述時差法的數(shù)據(jù)處理被設(shè)置在處理單元中，該處理單元通過與上述供氣管道的首、末超聲 波檢測單元的無線通信模塊進行通信的方式獲得時差法所需的數(shù)據(jù)并進行包括以載波作 為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)的信號區(qū)分處理、對區(qū)分后的信號進行時差法計算的處理等，從而確保了復(fù)雜 數(shù)據(jù)處理的速度，并能夠提供對于還原爐流量的實時監(jiān)控。這些增加載波、以載波作為區(qū)分 的技術(shù)例如是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠基于現(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)制和解調(diào)通信技術(shù)實現(xiàn)的。當(dāng)然， 本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以通過設(shè)置不同時差法計算涉及到的檢測單元的無線通信模塊的通 信時間（即分時）的方式實現(xiàn)對不同組彼此收發(fā)的無線通信模塊的區(qū)分并進而實現(xiàn)上述各 個時差法的計算。在現(xiàn)有技術(shù)中存在多種這些通信的區(qū)分方式，且其并非本申請的流量監(jiān) 控方法核心，因此，對于上述通信原理本發(fā)明不作贅述。
[0076]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施 方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精 神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種還原爐流量監(jiān)控裝置，用于對某種供給還原爐的氣體進行流量監(jiān)控，其特征在 于，包括:N個第一超聲波檢測單元、2N個第二超聲波檢測單元、4N個第三超聲波檢測單元、 第一供氣管道、第二供氣管道、第三供氣管道和處理單元，其中 所述第一供氣管道、第二供氣管道和第三供氣管道用于向還原爐提供氣體，其內(nèi)徑均 為r、長度均L，材質(zhì)相同且彼此平行地設(shè)置； N個第一超聲波檢測單元設(shè)置于所述第一供氣管道內(nèi)，2N個第二超聲波檢測單元設(shè)置 于第二供氣管道內(nèi)，4N個第二超聲波檢測單元設(shè)置于所述第三供氣管道內(nèi)，其中N為大于2 的自然數(shù)； 所述處理單元根據(jù)所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測 單元對所述氣體進行流量監(jiān)控。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原爐流量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述N個第一超聲波檢測 單元以沿所述第一供氣管道長度方向延伸的直線方向、以間隔〇 1設(shè)置，其中所述m滿足:D1+1 = 2XDi，i = l，2，."，N_1 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原爐流量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述N個第二超聲波檢測 單元以沿所述第二供氣管道長度方向延伸的第一直線方向、以間隔E 1設(shè)置，其中所述E1滿 足:E1+1 = 2 X Ei，i = 1，2，…，N-1;另外N個第二超聲波檢測單元以沿所述第二供氣管道長度 方向延伸的第二直線方向、以間SEi設(shè)置，其中所述滿足: 述第二直線方向與所述第一直線方向相對于第二供氣管道長度方向上的軸線呈90度，其中 Eo = 0〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原爐流量監(jiān)控裝置，其特征在于，第1個到第N個第三超聲波 檢測單元以沿所述第三供氣管道長度方向延伸的第一直線方向、以間隔?1設(shè)置，其中所述h 滿足:Fi+1 = 2XFi，i = l，2, ; 第N+1到第2N個第三超聲波檢測單元以沿所述第三供氣管道長度方向延伸的第二直線 方向、以間SFi設(shè)置，其中所述滿足:？'1=(1/2以$沖1-1)，且所述第二直線方向與所 述第一直線方向相對于第三供氣管道長度方向上的軸線呈90度，其中F〇 = 0; 第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個第三超聲波檢測單元以及第3N+1個第三超聲 波檢測單元到第4N個第三超聲波檢測單元被設(shè)置于分別到上述第三超聲波檢測單元沿該 曲線等距離的位置且在經(jīng)過所述第1個到第N個第三超聲波檢測單元以及所述第N+1到第2N 個第三超聲波檢測單元的等距螺旋曲線上，其中第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個超 聲波檢測單元連線以及第3N+1個第三超聲波檢測單元到第4N個超聲波檢測單元連線均平 行于所述第一直線方向和第二直線方向。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原爐流量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述第一超聲波檢測單元 的每一個均設(shè)置有第一超聲波傳感器、第一超聲波發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊，且 所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個均設(shè)置有第一超聲波傳感器、第 一超聲波發(fā)射器、第二超聲波傳感器、第二超聲波發(fā)射器、電源模塊以及無線通信模塊； 所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的無 線通信模塊和電源模塊位于其被安裝于的供氣管道外部； 所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的第 一超聲波傳感器和第一超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道內(nèi)部，且對于每一個第一 超聲波檢測單元、每一個第二超聲波檢測單元或每一個第三超聲波檢測單元，第j個第一超 聲波傳感器的朝向與和第j-Ι超聲波檢測單元的第一超聲波發(fā)射器的朝向呈90度角，其中j 為大于2且小于第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元或第三超聲波檢測單元的數(shù)量 的正整數(shù)； 所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的第二超聲波傳感器和第 二超聲波發(fā)射器位于其被安裝于的供氣管道外部，并記第二超聲波檢測單元中第1個到第N 個為第一組第二超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個為第二組第二超聲波檢測單元;記第三 超聲波檢測單元中第1個到第N個為第一組第三超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個為第二 組第三超聲波檢測單元，第2N+1個第三超聲波檢測單元中第1個到第3N個為第三組第三超 聲波檢測單元，第3N+1個到第4N個為第四組第三超聲波檢測單元； 所述第二超聲波檢測單元的每一個和所述第三超聲波檢測單元的每一個的第二超聲 波傳感器和第二超聲波發(fā)射器的朝向，使得： 在t時刻:第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第一組第三超 聲波檢測單元中的第k-Ι個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單元中的 第k個的第二超聲波發(fā)射器與第一組第三超聲波檢測單元中的第k+Ι個的第二超聲波傳感 器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第三組 第三超聲波檢測單元中的第k-Ι個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波檢測單 元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第三組第三超聲波檢測單元中的第k+Ι個的第二超聲 波傳感器的連線相互垂直； 在2t時刻：第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第二組第三 超聲波檢測單元中的第k-Ι個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第一組第二超聲波檢測單元中 的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第二組第三超聲波檢測單元中的第k+Ι個的第二超聲波傳 感器的連線相互垂直;第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第四 組第三超聲波檢測單元中的第k-Ι個的第二超聲波發(fā)射器的連線與第二組第二超聲波檢測 單元中的第k個的第二超聲波發(fā)射器與第四組第三超聲波檢測單元中的第k+Ι個的第二超 聲波傳感器的連線相互垂直，其中k為大于1且小于N的正整數(shù)； 所述處理單元用于在t時刻，通過時差法得到第一供氣管道中檢測得到的氣體流量，其中為第m個第一超聲波檢測單元通過時差法 計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體流其中元為第一組第二超聲 波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第二組 第二檢測單元檢測得到的氣體，其 中maiiaspi元為第二組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時 差法得到第三供氣管道中第一組第三檢測單元檢測得到的氣體流量其中阮為第一組第三超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道中第三組第 三檢測單元檢測得到的氣體流量，其中 元為第三組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量； 所述處理單元用于在2t時刻，通過時差法得到第一供氣管道中檢測得到的氣體流量，其中v'm為第 m個第一超聲波檢測單元通過時差法計算 得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體流量其中V ' m,第元為第一組第二超 聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第二供氣管道中第二 組第二檢測單元檢測得到的氣體流1其中MHO#?·元為第二組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通 過時差法得到第三供氣管道中第二組第三檢測單元檢測得到的氣體流量，其中麵阮為第二組第三超聲波 檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量;通過時差法得到第三供氣管道中第四組第 三檢測單元檢測得到的氣體流量元為第四組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量； 所述處理單元還用于確定氣體流量V:
【文檔編號】G01F1/66GK105928575SQ201610248098
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】劉立峰, 芮立國
【申請人】成都瑞途電子有限公司