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CN106908158A - 无线喷枪 - Google Patents

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CN106908158A
CN106908158A CN201710086297.1A CN201710086297A CN106908158A CN 106908158 A CN106908158 A CN 106908158A CN 201710086297 A CN201710086297 A CN 201710086297A CN 106908158 A CN106908158 A CN 106908158A
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CN
China
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gun stand
signal
receiver
contact block
ultrasonic
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Pending
Application number
CN201710086297.1A
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English (en)
Inventor
理查德·F·孔蒂
杰克·安德鲁·库西克
雷努卡·罗德里戈
大卫·A·萨尔
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Heraeus Electro Nite International NV
Original Assignee
Heraeus Electro Nite International NV
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Publication date
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Abstract

本发明披露一种以无线方式获得熔融金属的特性的测量结果的系统。所述系统包括一个接触块，所述接触块经配置以用操作方式连接到大体上中空的喷枪支架的第一端上。所述接触块用可拆卸的方式电连接到测量传感器上，并且从测量传感器接收模拟信号。所述接触块将接收到的模拟信号转换成超声波信号，并且通过喷枪支架的中空部分传输所述超声波信号。接收器块经配置以用操作方式连接到喷枪支架的第二端上。所述第二端与喷枪支架的第一端相对。所述接收器块从接触块接收超声波信号，并且将接收到的超声波信号转换成数字电压信号。

Description

无线喷枪
技术领域
无
背景技术
人们一般使用带有一次性浸没传感器的喷枪来测量熔融金属的特性。当把浸没传感器浸没到熔融金属中的时候，可以将温度等测量数据从传感器装置传送给接收仪器。以前这种传送操作是用模拟布线电路执行的，这些电路例如是通常用铜、铜合金或者是热电偶补偿电缆(thermocouple compensating cable)制造而成的电路。
常规的一次性熔融金属浸没系统使用的装置中带有浸没传感器，这些浸没传感器可以进行一次性测量，然后可以丢弃掉，例如见美国专利第3,643,509号中的说明，该专利的全部披露以引用的方式并入本文中。这类浸没传感器一般固定在浸没装置的保护套的远端上。这种保护套通常是用卡纸板制造而成。传感器和卡纸板保护套经过布置，可以滑动式配合在中空导管上方，这个中空导管也可以称作喷枪支架。传感器连接到连接器构件上，这个连接器构件也可以称作接触块，参照美国专利第4,893,516号中的说明，该专利的全部披露以引用的方式并入本文中。接触块的位置在导管末端上，可以用来收纳浸没传感器的模拟电输出端。浸没传感器用可拆卸的方式连接到连接器构件上。喷枪支架的内部铺设了有护套的电缆，可以耐受接触块与接触块相对的末端上的插口(receptacle)之间的导管的热环境，请参照美国专利第5,043,023号中的说明，该专利的全部披露以引用的方式并入本文中。
所述插口提供一个端子，用于通过另一条模拟电缆将这些电信号线延伸到一台仪器上，这台仪器可以解释和处理所述模拟信号，并且将传感器结果显示出来。这个包括浸没传感器、喷枪支架、信号电缆和仪器的电路通过线路和线路连接器连接在一起，并且可以拆卸开来。测量电路的每个部分，包括所有电连接、线路和电缆，优选都是用与热电偶或其他所用传感器的类型专门兼容并且与之互补的材料构造而成。
所述一次性浸没传感器的卡纸板保护套包括两个主要部分，每个部分有不同用途。保护套的下部或远端部分与熔融金属直接接触，并且在与熔融金属还有热熔渣层发生剧烈反应时会被快速消耗掉，所述热熔渣层一般覆盖在熔融金属的表面上。如果要使传感器至少在完成测量操作之前经受得住反应并得到保护，卡纸板套的质量必须足够大。如果还没获得测量结果，浸没的卡纸板套就提前损坏，那么在最坏的情况下，熔融金属会破坏喷枪支架的电接点部分，这样造成的损害必须先得到修复，然后才能获得后面的测量结果。
卡纸板管的第二邻接部分向上从熔融金属浴延伸出来，保护喷枪支架的远端免受金属喷溅的危害，并且不会因熔融金属浴、熔渣和任何靠近熔融金属密闭壳的热表面辐射出来的热量受到损害。如果保护卡纸板套在熔融金属浴上方的部分太低，无法遮挡辐射出来的热量，或者因大气中的氧气作用而发生剧烈燃烧，那么喷枪支架就会发生局部加热。在这个“热区”当中，喷枪支架的内部线路可能会遇到极端的热量，这可能会损害喷枪内部线路的绝缘的电学完整性，这样的话可能还需要先进行修复，然后才能获得后续的测量结果，如此便造成了延迟。
在每次测量循环过程中，喷枪支架内的电路的不可置换部分，还有喷枪支架端子与仪器之间的那些部分，可能会遇到密集的辐射热量、熔融金属喷溅，还有与热熔融表面和其他固体受热表面发生直接接触。这些状况会造成线路、电缆和连接器发生绝缘击穿、拉伸、磨耗和损耗，从而导致电路的一个或一个以上部分最终发生故障。电路发生故障后，必须加以修复或更换，这又会产生额外的费用，而且在修复过程中，必要的设备将无法运转。如果使用的是自动机械浸没系统或机器人，那么在人力、材料和自动系统停工时间方面的维修和更换成本都很高。此外，在手动浸没情况下，连接喷枪支架与仪器用的电缆通常在地板上被拖来拖去，时常受到喷溅金属和移动设备的损害。这类电缆还可能会把附近的工人绊倒。
遇到这类问题的设备不只有浸没喷枪。铸造厂和浇铸车间的测量场所也会使用一些带有内部线路电路的传感器，其中一部分金属会被移除到测量场所。因为上文所描述的极端状况，一段时间之后这些传感器可能会发生模拟线路故障。美国专利第4,056,407、5,037,211、5,804,006和5,388,908号中说明了这类传感器，这些专利全部以引用方式并入本文中。
在钢铁制造工业环境中，不但通常会在熔融金属当中遇到高温，而且在制造和运输熔融金属的过程中使用的容器和处理管道中间和周围的表面和结构当中，也会遇到高温。在制造、监控和控制这些工艺时利用的传感器装置和对应测量电路，时常会反复遇到这些恶劣的状况，足以导致发生物理毁坏和/或变质，以至于度量结果不准确或者无法获得。
在某些工业环境中，会用声学方式在一个结构或设备的固体材料内传输数据，例如石油钻塔的钻井套管。美国专利第5,568,448和5,675,325号中说明了一些井底遥测装置(Downhole telemetry device)，这些装置利用磁致伸缩材料在钻井套管的金属中产生超声波。这些专利披露了磁致伸缩致动器的使用，所述磁致伸缩致动器安装在钻管的中间位置中，其中钻管用作谐振管主体。在将致动器的磁致伸缩材料围起的线圈上用预定频率施加激磁电流，会让钻管发生变形。这种变形会产生声波或超声波，这些波在钻管材料中传播。传播波信号被放在致动器的井口位置的接收器接收，并且在地表上接受处理。
这样产生的声波的传输效率在高频时(大体上大于400Hz)最好。波的传输在低频时(大体上低于400Hz)下降到可接受水平以下。根据上述专利的声学遥测系统需要精确放置致动器，并且需要对带有磁致伸缩装置的钻管部分进行独特的“调谐”，以便甚至在高频中也能实现最有效的传输。因为所有钻井通信系统都必须应对钻柱长度的不断改变，所以需要对声学装置进行调谐。考虑到石油钻井设备需要的资本投资，这种程度的关注在成本方面可能是合理的，但是在金属制造业不适合适应机械浸没装置的长度变化。
所以，期望可以消除熔融金属测量系统中的内部线路，这样可以将受损的熔融金属测量系统的维护、维修和更换成本降至最低。还需要解决熔融金属测量用的有线测量系统引起的安全问题。
发明内容
本发明可以解决上述问题。本发明的特征为独立权利要求的特征。从属权利要求中说明了优选实施例。
在一个实施例中，披露了一种以无线方式获得熔融金属的特性的测量结果的系统。所述系统包括一个接触块，所述接触块经配置以用操作方式连接到大体上中空的喷枪支架的第一端上。所述接触块用可拆卸的方式电连接到测量传感器上，并且从测量传感器处接收模拟信号。接触块将接收到的模拟信号转换成超声波信号，并且通过喷枪支架的中空部分传输所述超声波信号。接收器块经配置以用操作方式连接到喷枪支架的第二端上。第二端与喷枪支架的第一端相对。接收器块从接触块接收超声波信号，并且将接收到的超声波信号转换成数字电压信号。
在另一个实施例中，披露了一种传输熔融金属的至少一个特性的方法。所述方法包括：接触块从测量传感器接收一个模拟信号，所述模拟信号描述熔融金属的至少一个特性。所述接触块以操作方式连接到喷枪支架的第一端上。模拟信号被转换成多个超声波脉冲。这多个超声波脉冲通过喷枪支架的中空主体传输到接收器中。接收器以操作方式连接到喷枪支架的第二端上，第二端与第一端相对。
在又一个实施例中，披露了一种以无线方式获得熔融金属的特性的测量结果的系统。所述系统包括一个传输组件，所述传输组件包括一个超声波换能器。所述传输组件经配置以用操作方式连接到大体上中空的喷枪支架的第一端上。所述传输组件用可拆卸的方式电连接到测量传感器，并且从测量传感器处接收模拟信号。接收到的模拟信号被转换成超声波信号。所述超声波换能器通过喷枪支架的中空部分传输超声波信号。一个接收器组件经配置以用操作方式连接到喷枪支架的第二端上，所述第二端与喷枪支架的第一端相对。所述接收器组件包括一个接收换能器。所述接收换能器从传输组件接收超声波信号，并且将接收到的超声波信号转换成数字电压信号。
附图说明
当结合附图阅读时，可以更好地理解上文的发明内容和下文的具体实施方案。为便于图解说明本发明，图式中示出了一些目前优选的实施例。但是，应当理解，本发明不限于图中示出的确切布置和手段。在附图中：
图1是现有技术机械浸没装置的示意性框图；
图2是现有技术手动浸没装置的示意性框图；
图3是根据本发明的第一实施例的无线浸没装置的示意性框图，所述无线浸没装置集成了无线仪器；
图4是根据本发明的第二实施例的无线浸没装置的示意性框图，所述无线浸没装置集成了无线仪器；
图5是根据本发明的第三实施例的无线浸没装置的示意性框图，所述无线浸没装置集成了有线仪器；
图6是带有用于产生和传输超声波脉冲的电路的接触块的示意性框图；
图7是带有用于从图6的接触块接收超声波脉冲的电路的接收器块的示意性框图；
图8是带有用于从图6的接触块接收超声波脉冲的集成接收换能器和强化圆锥的喷枪支架的示意性框图；以及
图9是图解说明与图7的接收器块一起使用的冷却机构的示意性框图。
具体实施方式
以下描述中使用了某些术语，只是为了方便起见，并不是进行限制。“右侧”、“左侧”、“下部”和“上部”这些词在参考的图式中用来标明方向。“向内”、“内部”、“远端”、“外部”、“向外”或“近端”这些词分别指代朝向和远离装置和相关部件的几何中心或定向的方向。这些术语包括以上所列的词、其衍生词和类似含义的词。
图1和2图解说明现有技术机械和手动操作的浸没装置，所述装置带有用于从浸没传感器(未图示)传输测量信号的有线电路。图1的机械浸没装置包括一个喷枪支架10，喷枪支架10连接到接触块12上。喷枪支架10任选地在与浸没端相对的一端包括一个分设喷枪导管3a，因而喷枪支架10可以是单独一根导管，或者是以操作方式连接的几根导管的组合。优选地，喷枪支架10是一根标准导管，或者是几根标准导管的组合，这是所属领域的技术人员已知的。在图1中，一个驱动组合件4使喷枪支架10通过喷枪导管3a上升和下降，在正被取样或测试的材料(通常为熔融金属)中进出。内部线路5a将从浸没传感器(未图示)输出的电信号通过喷枪支架10传输到仪器(未图示)中。内部线路5a通过电缆7a电连接到所述仪器上，所述仪器接收所传输的信号。
图2的手动浸没装置与图1的机械浸没装置相似，只不过没有驱动组合件4，因此整个喷枪需要手动浸没。设置一个手柄组合件8，供手动浸没装置的操作员使用。操作员使用这个手柄组合件8使手动浸没装置下降和上升，在正被取样的材料中进出。这个手柄组合件8在任选的喷枪导管3b处连接到喷枪支架10上，或者与喷枪支架10一体形成。但是，在喷枪支架10的其他配置当中，手柄组合件8可以放在喷枪支架10上的其他点上。内部线路5b将浸没传感器(未图示)输出的电信号通过喷枪支架10传输到电缆7b中。电杆电缆连接器6将内部线路5b连接到电缆7b上，这样可以从电缆7b上拆卸掉喷枪组合件。
例如图1和2中所示的浸没系统可用于在熔融金属中执行测量。在熔融金属中进行的典型测量由以下步骤组成：使一次性浸没传感器滑动到喷枪支架10的远端上，直到与接触块发生电接触为止。通常，当确认传感器电路中状态连续时，这个仪器向用户提供一个许可信号，于是便能进行浸没。操作员可以用手握住喷枪支架10，或者可以用一个机械装置(驱动组合件4)将喷枪支架10推到正被取样的熔融金属中。
一旦浸没传感器已经被浸没，这个浸没传感器就会产生并输出一个电信号，这个电信号与正被测量的熔融金属的特性(例如，温度)成比例。举例来说，如果接受测量的特性是温度，则这项数据通常采用毫伏的形式。然后，可以用仪器将这个电信号转换成熔融金属的期望的特性，例如温度或另一项适当的监控参数。但是，这个浸没传感器还可适于同时输出与接受取样的金属的一种以上特性相关的电信号，例如熔融金属的氧含量。氧含量也可以用毫伏形式表达，优选在-500毫伏到+500毫伏之间。在传感器浸没了一段时间之后，所述仪器从传感器处检测到一个可接受的值，然后发信号通知测量操作结束。然后，可以将浸没传感器从熔融浴中抽出。用过的浸没传感器可以丢弃掉，测量系统可以使用新的浸没传感器来进行下一次测量。在其他实施例中，并不需要进行浸没，那么可以用测量传感器来代替浸没传感器。此项技术中已知有多种多样的此类测量传感器，并且也在本发明的范围内。
参看图3-5，图中示出了根据本发明的优选实施例的无线浸没装置。图3-5的无线浸没装置可以在图1和2的机械和手动操作喷枪中实施。在图3-5的浸没装置中，去掉了喷枪支架10内的内部线路5，并且可以视情况去掉连接无线浸没装置与仪器60的电缆。优选地，喷枪支架10是一根细长的中空的钢管。但是，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以使用其他材料、形状和直径来制造这个中空的喷枪支架。此外，可以预期配合下文描述的无线通信系统使用不同长度和内径的喷枪支架10。
参看图3，图中示出了根据本发明的第一实施例的带有集成无线仪器的无线浸没装置300a的框图。无线浸没装置300a包括一个喷枪支架10a，这个喷枪支架10a的一端(浸没端或远端)连接到接触块12a上，与接触块12a相对的一端连接到接收器块22a上。测量数据通过喷枪支架10a用无线方式从接触块12a传输到接收器块22a。因而，因为是用无线的方式将数据从接触块12a传输到接收器块22a，所以在最有可能出现热损害的区域中去除了线路。接收器块22a包括一个集成的无线发射器32a，这个无线发射器将数据以无线方式传输到仪器60a中，以供分析和显示。无线发射器32a可以使用所属领域的技术人员已知的任何无线通信方案，包括长距离和短距离通信协议，例如ZIGBEE、802.11WiFi、蓝牙、红外线等等协议。在不脱离本发明的范围的情况下，也可以实施其他无线技术来在无线发射器32a与仪器60a之间传输数据。
在替代实施例中，如图4和5中所示，发生大多数损害的区域(例如喷枪支架10内部的内部线路)中的硬连线被去除，而受到损害不大的部分(例如从接收端22b(图4)到无线发射器32b(图4)的连接部分，和/或从发射器32c(图5)到仪器60c(图5)的连接部分)内的硬连线可以予以保留。如果只在不容易受到损害的部分中保留硬连线，便可以减少成本，因为在保留这类硬连线的地方可以使用成本较低的电缆。在传统的有线喷枪当中，热电偶电路中的一对导线由主要是铜和镍的合金制成，这比纯铜的成本要高很多。当在接收器块22中将传感器信号数字化之后，可以采用纯铜的串行通信导线。用纯铜替代这些特定的合金线路对，可以减少这个部分的材料更换成本。
参看图4，图中示出了根据本发明的第二实施例的带有无线仪器的无线浸没装置300b的示意性框图。这个无线浸没装置300b包括一个喷枪支架10b，这个喷枪支架带有一个接触块12b和一个接收器块22b，这二者连接到相对的末端上。接触块12b和喷枪支架10b大体上与图3的接触块12a和喷枪支架10a相同。但是，接收器块22b并不具有图3中的集成无线发射器。而是，这个无线发射器32b通过线路、电缆等等分离地连接到接收器块22b上。在图3中，无线发射器32b将数据以无线方式传输到仪器60b中，以供分析和显示。但是，在其他实施例中，与仪器60的连接不需要是无线的，如图5中所示。
参看图5，图中示出了根据本发明的第三实施例的带有有线仪器的无线浸没装置300c的示意性框图。这个无线浸没装置300c包括一个喷枪支架10c，这个喷枪支架带有一个接触块12c和一个接收器块22c，这二者连接到喷枪支架10c的相对末端上。接触块12c和喷枪支架10c大体上与图3和4的接触块12a、12b和喷枪支架10a、10b相同。在图5中，接收器块22c连接到一个有线发射器32c上，这个有线发射器32c又通过线路连接到仪器60c上。可以使用铜线路、电缆等将接收器块22c连接到有线发射器32c和仪器60c上。在另外的其他实施例中，有线发射器32c可以集成到接收器块22c中。
现在将更详细描述无线浸没装置300的操作。无线浸没装置300利用空气耦合声学数据传输，使数据通过喷枪支架10的中空部分内的空气来传输。无线浸没装置的声学数据传输系统包括接触块12和接收器块22，这二者以操作方式连接到喷枪支架10的相对末端上。接触块12位于喷枪支架10的熔融金属浸没端上。接收器块22位于喷枪支架10的相对末端上。在一个实施例中，接收器块22位于喷枪支架10的手柄端上。但是，在其他实施例中，接收器块22可以位于无线浸没装置300的长度方向上的与接触块12相对的任何点上，甚至相对末端可以是不带有手柄的喷枪支架10导管的终端，或者是喷枪支架10导管的两个部分之间的中间点。
参看图6，接触块12包括一个传输组件，这个传输组件被容纳在保护壳体17中。接触块12从一次性测量装置(未图示)的传感器头接收电传感器信号。虽然本文中就接触块12描述了传输组件，但是在不脱离本发明的范围的情况下，传输组件可以是一个独立组件，以操作方式连接到接触块12上或集成到接触块12中。当附接到接触块12上的浸没传感器被浸没在正被取样的材料中时，如上文所描述，可以产生模拟信号。传输组件内的电路，例如模/数转换器18，可以放大接收到的模拟信号，并且将接收到的模拟信号数字化。数字化数据通过接触块12中的超声波换能器15通过喷枪支架10导管的中空内部被传输，到达接收器块22中的接收换能器25(图7)。为了改进传输质量，必须将喷枪支架10导管内的声学反射减到最少，因为此类反射可能会同初级脉冲周期不同相地到达发送换能器15，并且使信号衰减，或者以其他方式促使信噪比降低。为了使反射减到最小，优选使喷枪支架10导管的内部轮廓尽可能均匀，并且此内部轮廓经构造使得横截面、硬边缘及其类似物上的缩减现象减到最少。
返回到图6，接触块12的所有电子元件被装在或以其他方式合适地容纳在保护壳体17内。一次性测量装置或传感器(未图示)通过多个接点11以可拆卸的方式附接到接触块12上。在图6的实施例中，示出了总共有三个接点11的两个传感器电路。每个传感器电路共用这三个接点11中的一个。但是，在其他实施例中，可以实施任何其他数目个传感器电路，从而可以在接触块12上接收到更多或更少的信号。喷枪支架10可以附接到机械或手动浸没设备上，如图1和2中所示。但是，所属领域的技术人员已知多种多样的其他工业浸没喷枪，并且此类浸没喷枪也可适合于与无线接触块12一起使用。接点11电连接到一个电子电路板13上，这个电子电路板包含一个微控制器14和一个数/模转换器18，这个数/模转换器将传感器的模拟信号转换成数字信号。
接触块12优选通过(例如)带螺纹连接、接合销钉、扭锁或其他合适的机械附接件用可拆卸的方式连接到喷枪支架10上。用于将接触块12用可拆卸的方式连接到喷枪支架10上的各种机构是所属领域的技术人员已知的。
接触块12优选通过一个或一个以上电池16供电。举例来说，可以使用两个串联连接的AAA碱性电池。但是，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以采用电池的任何其他组合。电池16向电子电路板13供应电力。超声波换能器15电连接到电子电路板13上，并且安置在与接触块12的接点11相对的末端上。
当测量传感器或装置以操作方式连接到接触块12时，超声波换能器15会产生声波。同样，当测量传感器或装置被浸没到熔融金属中时，也会产生声波。所产生的声波流到喷枪支架10导管的中空部分中。超声波换能器15优选是空气耦合压电换能器，中心频率通常在40KHz。其他频率和换能器类型也是所属领域的技术人员已知的，并且适合于此种用途。超声波换能器15形成的声学脉冲通过喷枪支架10导管的中空部分中的空气被传输到声学接收器，所述声学接收器的位置在喷枪支架10的接收器块22上。
微控制器14控制接触块12的系统的操作。优选地，微控制器14是16位微控制器。多个缓冲器、放大器、转换器(A/D和/或D/A)和/或所属领域的技术人员众所周知的其他电路可以用操作方式连接到微控制器14上，辅助微控制器14执行本文中论述的功能。微控制器14从数字化数据产生数据包，并且将数据编码到送往超声波发射器的脉冲中。优选地，将数据编码到超声波脉冲之间的空间中。但是，在不脱离本发明的范围的情况下也可采用其他编码方法。在优选实施例中，微控制器14经配置以创建一个数据包，这个数据包能识别传感器类型、关于第一信道的信息、关于第二信道的信息以及校验和。第一和第二信道优选地包括例如温度和氧含量等以毫伏为单位的传感器信息。在一个实施例中，这个数据包中包括38位的数据，其中有2位是表示传感器类型，14位表示信道1，14位表示信道2，8位表示校验和。但是，在不脱离本发明的范围的情况下也可以使用其他包配置。微控制器14优选地进一步经配置以创建一个配置包。每当新的浸没传感器连接到接触块12上，就输出这个配置包。电池电压、工作循环数目和冷结温度优选地编码在这个配置包中。
通过传输预定长度的一系列电压脉冲，可以起始超声波换能器15，使得超声波换能器15发生减幅振荡(ring)。在换能器的减幅振荡之间，逐位地传输数据包。超声波换能器15的减幅振荡之间的暂停时间长度表示所传输的位是“0”还是“1”。超声波换能器15的下一次减幅振荡表示开始传输下一个位。
现在将参看图7说明无线浸没装置300的接收器组件或接收器块22。接收器块22包括接收换能器25。接收换能器25连接到一个任选的强化圆锥23上，这个圆锥可以将从喷枪支架10的中空部分传入的声波聚集到接收换能器25上。但是，在不脱离本发明的范围的情况下，接收器块22可以实施成没有强化圆锥23。强化圆锥23中可以有任选的内衬26，这可以改进与各种长度的喷枪支架10的声学耦合。
接收器块22在与接触块12相对的末端上，并且以操作方式连接到喷枪支架10上。在以操作方式连接的位置中，接收器块22与喷枪支架10的内部和/或其延伸部分进行声学通信。声音强化圆锥23优选在接收端上为大约25-150mm长，在输出端渐渐缩小成大约1-2mm的孔口，这样可以优化与接收换能器25的声学耦合。但是，声音强化圆锥23也可以采用其他尺寸，并且也在本发明的范围内。整个强化圆锥23或者是强化圆锥23的任选内衬26优选是铁氟龙(PTFE)，或者是表面硬度大约为40硬度计的聚氨酯，或者是Watershed 11122，或者是类似一种材料。但是，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以使用其他隔音程度足够的材料。
接收换能器25通过周围材料24来隔热。优选地，周围材料24是低密度、大约98至130kg/mm3的陶瓷纤维或发泡陶瓷。举例来说，此类隔热材料可以是摩根热陶瓷(MorganThermal Ceramics)出产的KAOWOOL，或者是奇耐联合纤维公司(Unifrax Corp)出产的ISOFRAX。接收换能器25在它与强化圆锥23附接的位置上也隔音。优选地，接收换能器25的壳体对寄生噪声隔音，所述噪声是在内衬30插入的过程中机械浸没装置发生振动引起的。举例来说，内衬30可以是一层合成粘弹性聚氨酯聚合物，这种材料能够吸收冲击并且减振。在不脱离本发明的范围的情况下，可采用其他合适的声阻尼材料，例如软木。接收换能器25直接用导线连接到电子电路板27上，或者通过使用可拆卸的连接器连接到电子电路板27上，并且被壳体29围封起来。
接收器块22包括一些电子元件，这些电子元件可以对从接触块12接收到的超声波数据进行放大和解码。接收换能器25输出一个电压，这个电压对应于接收到的超声波脉冲。然后，可以将数字数据用数字或模拟形式输出(有线或无线方式)到仪器60。
如果期望的输出是模拟形式的，那么对数据进行解码，使得解码后的信号对应于通过传感器传输到接触块12的相同电信号电压。电子电路板27借助于数/模转换器28a将数字信号转换回模拟信号，这些模拟信号可以通过模拟线路电路(未图示)传输到仪器60c(图5)。
如果期望的输出是数字形式的，那么接收器块22优选地直接或通过无线电调制解调器将RS232包中的数据传输到远端仪器60。RS232包中的数据可以事先被接收器块22解码，或者可以保持不被解码。优选地，电子电路板27经配置以通过无线无线电链路(未图示)将这些数字数据作为数字信号传递给图4和5的仪器60a或60b，以便进行进一步处理和显示。
优选地，电子电路板27包括外部电源(未图示)。但是，如果能提供充足的电容量，也可以使用电池。微控制器31嵌入到电子电路板27中或以其他方式布置到电子电路板27上，对接收器块22的操作进行控制。优选地，微控制器31是16位微控制器。多个缓冲器、放大器、转换器(A/D和/或D/A)和/或所属领域的技术人员众所周知的其他电路可以用操作方式连接到微控制器31上，辅助微控制器31执行本文中论述的功能。微控制器31对超声波数据进行解码，并且控制数/模和数/数转换器28a、28b，使其提供模拟和数字输出。微控制器31还产生一些数据包，通过通用异步接收器/发射器(“UART”)端口(未图示)进行发送。
在替代实施例中，参看图8，强化圆锥33和任选的衬里36可以在喷枪支架10或其延伸部分内。这样布置可以尽量减小接触块12中的超声波换能器15与接收换能器35(在此实施例中也在喷枪支架10内)之间的总距离。电子电路板37优选地在喷枪支架10外部，但是通过合适的线路或电缆以操作方式连接到接收换能器35上。在其他实施例中，在不脱离本发明的范围的情况下，电子电路板37可以配置成不同的几何结构，这些几何结构附接到强化圆锥33上，或者在强化圆锥33远端。
参看图9，图中示出了可以配合图7的接收器块22使用的冷却机构。接收换能器45包括隔热体44、隔振体48和冷却机构50、51。冷却器50优选是由电子电路板47提供电力的帕尔贴热电冷却模块。冷却器50优选是依靠帕尔贴效应进行操作的固态热泵。但是，其他冷却装置也是本领域已知的，并且在本发明的范围内。可以利用任选的冷却鳍片组合件51配合冷却器50，在长期使用或异常高温的时候给接收换能器45提供保护。如图7和8所示，强化圆锥43(带有任选的衬里46)连接到接收换能器45上。
所属领域的技术人员应了解，在不脱离本发明的广义发明理念的情况下，可以对上述实施例作出改变。因此，应理解，本发明不限于所披露的具体实施例，而是意在涵盖所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (20)

1.一种以无线方式获得熔融金属的特性的测量结果的系统，所述系统包含：
一个接触块，所述接触块经配置以用操作方式连接到大体上中空的喷枪支架的第一端上，所述接触块用可拆卸的方式电连接到测量传感器上，并且从所述测量传感器接收模拟信号，将所述接收到的模拟信号转换成超声波信号，并且通过所述喷枪支架的中空部分传输所述超声波信号；以及
一个接收器块，所述接收器块经配置以用操作方式连接到所述喷枪支架的第二端上，所述接收器块从所述接触块接收所述超声波信号，并且将所述接收到的超声波信号转换成数字电压信号，其中所述第二端与所述喷枪支架的所述第一端相对。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述接触块进一步包含一个超声波换能器，用于将所述超声波信号传输到所述接收器块。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述接收器块进一步包含一个接收换能器，用于接收所述超声波信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述接收器块进一步包含一个大体上圆锥形的结构，所述结构有一个宽端和一个窄端，所述结构的位置靠近所述接收换能器，可以对所述接收换能器上的声音进行强化。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述圆锥形结构的所述宽端以操作方式连接到所述喷枪支架的所述第二端上。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述接收器块进一步包含一个数/模转换器，用于将所述数字信号转换成模拟输出，所述模拟输出表示所述熔融金属的所述特性的测量结果。
7.根据权利要求3所述的系统，其中所述数字信号被输出，用作对所述熔融金属的所述特性的所述测量结果的表示。
8.根据权利要求3所述的系统，进一步包含所述大体上中空的喷枪支架，其中所述喷枪支架进一步包含一个大体上圆锥形的结构，所述结构有一个宽端和一个窄端，对所述接收换能器上的声音进行强化。
9.根据权利要求3所述的系统，其中所述接收器块进一步包含一个冷却机构，用于冷却所述接收换能器。
10.根据权利要求3所述的系统，其中所述接收器块进一步包含一个有线发射器，所述有线发射器连接到外部仪器上，用于输出一个表示所述熔融金属的所述特性的所述测量结果的信号。
11.根据权利要求3所述的系统，其中所述接收器块进一步包含一个无线发射器，用于将一个表示所述熔融金属的所述特性的所述测量结果的信号输出到外部仪器。
12.根据权利要求2所述的系统，其中以无线方式传输所述超声波信号进一步包含通过所述喷枪支架的所述中空部分中的空气传输所述声波。
13.根据权利要求2所述的系统，其中所述接触块进一步包含一个微控制器，并且其中所述超声波数据是用所述微控制器创建的数据包的形式传输的。
14.一种传输熔融金属的至少一个特性的方法，所述方法包含：
通过接触块从测量传感器接收模拟信号，所述模拟信号描述所述熔融金属的至少一个特性，所述接触块以操作方式连接到喷枪支架的第一端上；
将所述模拟信号转换成多个超声波脉冲；以及
通过所述喷枪支架的中空主体将所述多个超声波脉冲传输到接收器，所述接收器以操作方式连接到所述喷枪支架的与所述第一端相对的第二端上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述声波是通过所述喷枪支架的所述中空主体中的空气传输。
16.一种以无线方式获得熔融金属的特性的测量结果的系统，所述系统包含：
一个传输组件，所述传输组件包括一个超声波换能器，所述传输组件经配置以用操作方式连接到一个大体上中空的喷枪支架的第一端上，所述传输组件用可拆卸的方式电连接到一个测量传感器上，并且从所述测量传感器接收模拟信号，将所述接收到的模拟信号转换成超声波信号，并且所述超声波换能器通过所述喷枪支架的中空部分传输所述超声波信号；以及
一个接收器组件，所述接收器组件包括一个接收换能器，所述接收器组件经配置以用操作方式连接到所述喷枪支架的第二端上，所述接收换能器从所述传输组件接收所述超声波信号，并且所述接收器组件将所述接收到的超声波信号转换成数字电压信号，其中所述第二端与所述喷枪支架的所述第一端相对。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述接收器组件进一步包含一个大体上圆锥形的结构，所述结构有一个宽端和一个窄端，所述结构的位置靠近所述接收换能器，可以对所述接收换能器上的声音进行强化。
18.根据权利要求16所述的系统，进一步包含所述大体上中空的喷枪支架，其中所述喷枪支架进一步包含一个大体上圆锥形的结构，所述结构有一个宽端和一个窄端，可以对所述接收换能器上的声音进行强化。
19.根据权利要求16所述的系统，其中以无线方式传输所述超声波信号进一步包含通过所述喷枪支架的所述中空部分中的空气传输所述声波。
20.根据权利要求16所述的系统，其中所述接收器组件进一步包含一个冷却机构，用于冷却所述接收换能器。
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