电极端面的成像方法、装置、设备及存储介质

文档序号:1844959 发布日期:2021-11-16 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 电极端面的成像方法、装置、设备及存储介质 (Method, device and equipment for imaging electrode end face and storage medium ) 是由 陈昊 韩立 赵慧斌 王岩 于 2021-08-24 设计创作,主要内容包括:本申请是关于一种电极端面的成像方法、装置、设备及存储介质,具体涉及信号探测领域。所述方法包括:获取目标焦点距离;根据超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及所述目标焦点距离,确定所述各个阵元分别对应的声程信息;根据所述各个阵元分别对应的声程信息,确定所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻;对依次接收到的所述电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号对应的电信号进行数据处理,获得所述电极端面的图像信息。上述方案过对各个焦点处聚焦后的超声波反射信号进行数据处理,即可以获得点击端面的图像信息,从而实现了对电极端面的监测,提高了对矿热炉内的温度和化学反应的控制精度。(The application relates to an electrode end face imaging method, an electrode end face imaging device, electrode end face imaging equipment and a storage medium, in particular to the field of signal detection. The method comprises the following steps: acquiring a target focus distance; determining sound path information corresponding to each array element according to the distance between each array element in the ultrasonic phased array and the central position of the ultrasonic phased array and the target focus distance; determining ultrasonic wave sending time corresponding to each array element according to the sound path information corresponding to each array element; and carrying out data processing on electric signals corresponding to the ultrasonic reflection signals reflected by the focuses of the electrode end face, which are received in sequence, so as to obtain image information of the electrode end face. According to the scheme, the image information of the clicked end face can be obtained by carrying out data processing on the focused ultrasonic reflection signals at the focuses, so that the monitoring of the electrode end face is realized, and the control precision of the temperature and the chemical reaction in the submerged arc furnace is improved.)

电极端面的成像方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及信号探测领域,具体涉及一种电极端面的成像方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉,又称为电阻电炉或电弧电炉,主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。

矿热炉工作时采用碳质或镁质耐火材料作炉衬,将自焙电极插入炉料进行埋弧操作,通过炉料电流预热炉料、电离炉气形成定向高温离子流-电弧,将电能转换成热能。电弧的状态取决于电极端头和放电体的距离、放电体的导电性、电压以及电极周围的温度和炉料介质的电阻特性。通过对电极端头的长度监测,能够反应电极在炉内放电情况,方便控制炉内温度和炉内化学反应。

上述方案中,只能对电极端头长度进行监测,而无法对电极端面进行有效监测,矿热炉内的温度和化学反应的控制精度较低。

发明内容

本申请提供了一种电极端面的成像方法、装置、设备及存储介质,可以提高矿热炉内的温度和化学反应的控制精度,该技术方案如下。

一方面,提供了一种电极端面的成像方法,所述方法用于超声检测系统中的数据处理器;所述超声检测系统包括数据处理器、超声相控阵以及主控机;所述主控机用于控制超声相控阵中的各个阵元发射的超声波;所述方法包括:

获取目标焦点距离;所述目标焦点距离用于指示所述电极端面的目标焦点与所述超声相控阵的中心位置的距离;

根据超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及所述目标焦点距离,确定所述各个阵元分别对应的声程信息;所述声程信息用于指示所述阵元发射出的超声波到达所述目标焦点经过的距离;

根据所述各个阵元分别对应的声程信息,确定所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻,以便所述主控机根据所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻指示所述各个阵元发射出的超声波,在所述目标焦点处聚焦;

对依次接收到的所述电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号进行数据处理,获得所述电极端面的图像信息。

又一方面,提供了一种电极端面的成像装置,所述装置包括:

目标距离获取模块,用于获取目标焦点距离;所述目标焦点距离用于指示所述电极端面的目标焦点与超声相控阵的中心位置的距离;

声程信息获取模块,用于根据超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及所述目标焦点距离,确定所述各个阵元分别对应的声程信息;所述声程信息用于指示所述阵元发射出的超声波到达所述目标焦点经过的距离;

发送时刻确定模块,用于根据所述各个阵元分别对应的声程信息,确定所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻,以便主控机根据所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻指示所述各个阵元发射出的超声波,在所述目标焦点处聚焦;

信号处理模块,用于对依次接收到的所述电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号进行数据处理,获得所述电极端面的图像信息。

在一种可能的实现方式中,所述声程信息获取模块,包括:

轴向距离获取单元,用于根据目标焦点线段与所述超声相控阵的夹角,以及所述目标焦点距离,确定所述目标焦点与所述超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离,以及所述目标焦点与所述超声相控阵在第二轴向上的距离;所述目标焦点线段是所述目标焦点与所述超声相控阵的中点的连线;所述第一轴向与所述超声相控阵平面平行;所述第二轴向与所述超声相控阵平面垂直;

阵元焦点距离获取单元,用于将所述目标焦点与所述超声相控阵的中心位置在所述第一轴向上的距离,以及所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离进行做差处理,确定所述各个阵元与所述目标焦点在所述第一轴向上的距离;

声程信息获取单元,用于根据所述各个阵元与所述目标焦点在所述第一轴向上的距离,以及所述目标焦点与所述超声相控阵在第二轴向上的距离,确定所述各个阵元与所述目标焦点之间的距离,并获取为各个阵元分别对应的声程信息。

在一种可能的实现方式中,所述轴向距离获取单元,用于,

获取目标焦点线段与所述超声相控阵的夹角的正弦值,以及所述目标焦点距离之间的乘积,并作为所述目标焦点与所述超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离;

获取目标焦点线段与所述超声相控阵的夹角的余弦值,以及所述目标焦点距离之间的乘积,并作为所述目标焦点与所述超声相控阵在第二轴向上的距离。

在一种可能的实现方式中,所述发送时刻确定模块,包括:

声程差获取单元,用于获取所述各个阵元分别对应的声程信息,与所述目标焦点距离之间的声程差值;

时间差获取单元,用于根据所述声程差值,确定所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差;

发送时刻获取单元,用于根据所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,以及所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时刻,确定所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻。

在一种可能的实现方式中,所述发送时刻确定模块,还包括:

发送顺序获取单元,用于根据所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,确定所述各个阵元的超声波发送顺序,以便控制所述超声相控阵的各个阵元按照所述超声波发送顺序发送超声波。

在一种可能的实现方式中,所述信号处理模块,用于,

对依次接收到的所述电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号进行数据处理,获得所述电极端面上各个焦点的测量深度信息;

根据所述电极端面上各个焦点的测量深度信息,构建所述电极端面的图像信息。

在一种可能的实现方式中,所述信号处理模块,还用于,

获取所述超声相控阵的接收点接收到第一焦点反射的超声波反射信号的第一接收时刻;

根据所述第一接收时刻,以及所述超声相控阵的中心阵元的超声波发送时刻,确定所述超声相控阵的中心阵元发射的超声波,途径所述第一焦点,反射至所述超声相控阵上的接收点的第一传输时间;

根据所述第一传输时间,以及所述第一焦点对应的原始传输时间,确定所述第一焦点的测量深度信息;所述原始传输时间用于指示所述第一焦点在无损耗情况下反射超声波的传输时间。

再一方面,提供了一种计算机设备,所述计算机设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述的电极端面的成像方法。

又一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述的电极端面的成像方法。

再一方面,提供了一种计算机程序产品或计算机程序,所述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质中读取所述计算机指令,处理器执行所述计算机指令,使得所述计算机设备执行上述电极端面的成像方法。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果:

在对电极端面进行检测时,对于电极端面的任意一个目标焦点,先获取电极端面的目标焦点与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,构建目标焦点、超声相控阵的中心位置以及各个阵元中任意一个阵元,所共同组成的三角形,从而确定出各个阵元中任意一个阵元与目标焦点的声程信息,并根据各个阵元对应的声程信息,确定出各个阵元分别对应的超声波发送时刻,从而使得各个阵元发射出的超声波,在所述目标焦点处聚焦。通过对各个焦点处聚焦后的超声波反射信号进行数据处理,即可以获得点击端面的图像信息,从而实现了对电极端面的监测,提高了对矿热炉内的温度和化学反应的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电极端面的成像系统的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的电极端面的成像方法的方法流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的电极端面的成像方法的方法流程图。

图4示出了本申请实施例涉及的一种空间位置关系示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种电极端面的成像方法的方法示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种电极端面的成像装置的结构方框图。

图7示出了本申请一示例性实施例示出的计算机设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

应理解,在本申请的实施例中提到的“指示”可以是直接指示,也可以是间接指示,还可以是表示具有关联关系。举例说明,A指示B,可以表示A直接指示B,例如B可以通过A获取;也可以表示A间接指示B,例如A指示C,B可以通过C获取;还可以表示A和B之间具有关联关系。

在本申请实施例的描述中,术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系,也可以表示两者之间具有关联关系,也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。

本申请实施例中,“预定义”可以通过在设备(例如,包括终端设备和网络设备)中预先保存相应的代码、表格或其他可用于指示相关信息的方式来实现,本申请对于其具体的实现方式不做限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电极端面的成像系统的结构示意图。所述超声检测系统包括数据处理器110、超声相控阵120以及主控机130;

所述主控机130用于控制超声相控阵120(或称超声相控阵换能器)中的各个阵元发射超声波。

其中,该超声相控阵换能器,包括相控阵面;所述相控阵面上存在多个超声相控阵元,所述超声相控阵元用于当接收到超声波发送指示时,发送超声波;该超声波相控阵元还用于当接收到超声波时,生产与该超声波信号对应的电信号。

可选的,该超声相控阵换能器可以设置于电极升降机构连接处。即该超声相控阵换能器,可以在矿热炉中的电极升降机构连接处,实时获取电极的深度信息以及电极端面的图像信息。

可选的,该主控机130用于对超声相控阵换能器参数进行设置,控制超声信号的发射与接收,对第n个阵元相对于第一个发射信号的阵元的延迟时间,根据延时对各阵元进行激发,波束相干叠加后得到对电极端面任意某点的聚焦效果。

可选的,该主控机130还用于对反射回来的超声信号进行放大解调,并将放大解调后的信号传输至数据处理器。

可选的,该数据处理器110包括信号处理应用程序,该信号处理应用程序可以当接收到主控机放大解调后的信号时,对该信号进行数据处理,以得到超声波信号对应的数据信息。

可选的,该数据处理器可以是PC、笔记本、智能移动终端等具有高性能处理器的终端设备。

可选的,该数据处理器还可以是服务器。

可选的,上述服务器可以是独立的物理服务器,也可以是由多个物理服务器构成的服务器集群或者是分布式系统,还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等技术运计算服务的云服务器。

可选的,该系统还可以包括管理设备,该管理设备用于对该系统进行管理(如管理各个模块与服务器之间的连接状态等),该管理设备与服务器之间通过通信网络相连。可选的,该通信网络是有线网络或无线网络。

可选的,上述的无线网络或有线网络使用标准通信技术和/或协议。网络通常为因特网,但也可以是其他任何网络,包括但不限于局域网、城域网、广域网、移动、有限或无线网络、专用网络或者虚拟专用网络的任何组合。在一些实施例中,使用包括超文本标记语言、可扩展标记语言等的技术和/或格式来代表通过网络交换的数据。此外还可以使用诸如安全套接字层、传输层安全、虚拟专用网络、网际协议安全等常规加密技术来加密所有或者一些链路。在另一些实施例中,还可以使用定制和/或专用数据通信技术取代或者补充上述数据通信技术。

图2是根据一示例性实施例示出的电极端面的成像方法的方法流程图。该方法由计算机设备执行,该计算机设备可以是如图1中所示的电极端面的成像系统中的数据处理器。如图2所示,该电极端面的成像方法可以包括如下步骤:

步骤201,获取目标焦点距离。

其中,该目标焦点距离用于指示该电极端面的目标焦点与该超声相控阵的中心位置的距离。

可选的,该目标焦点是该电极端面上的各个点中的任意一个。

步骤202,根据超声相控阵中的各个阵元与该超声相控阵的中心位置的距离,以及该目标焦点距离,确定该各个阵元分别对应的声程信息。

该声程信息用于指示该阵元发射出的超声波到达该目标焦点经过的距离。

当获取到超声相控阵阵中任一阵元与超声相控阵的中心位置的距离,以及目标焦点与超声相控阵的中心位置的距离时,即可以根据上述数据,构建出以目标焦点、超声相控阵的中心位置、各个阵元为顶点的三角形,通过求解三角形,得出该三角形的边长,即可以获得从各个阵元中的任一出发,到达从目标焦点的声程信息。

步骤203,根据该各个阵元分别对应的声程信息,确定该各个阵元分别对应的超声波发送时刻,以便该主控机根据该各个阵元分别对应的超声波发送时刻指示该各个阵元发射出的超声波,在该目标焦点处聚焦。

当获取到各个阵元分别对应的声程信息后,即获取到了各个阵元发送超声波至该目标焦点时,需要经过的路程。为了保证各个阵元发送的超声波在同一时刻发送至目标焦点处,即可以对不同阵元设定不同的超声波发送时刻,以便各个阵元发送的超声波波束聚焦于该目标焦点,使得目标焦点反射回的超声波反射信号强度增大。

步骤204,对依次接收到的该电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号进行数据处理,获得该电极端面的图像信息。

当依次接收到电极端面的各个焦点反射回的超声波反射信号时,可以对各个焦点反射回的超声波信号进行数据处理,获得电极端面中各个焦点的深度情况,从而得到用于指示电极端面的损耗情况的图像信息。

综上所述,在对电极端面进行检测时,对于电极端面的任意一个目标焦点,先获取电极端面的目标焦点与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,构建目标焦点、超声相控阵的中心位置以及各个阵元中任意一个阵元,所共同组成的三角形,从而确定出各个阵元中任意一个阵元与目标焦点的声程信息,并根据各个阵元对应的声程信息,确定出各个阵元分别对应的超声波发送时刻,从而使得各个阵元发射出的超声波,在所述目标焦点处聚焦。通过对各个焦点处聚焦后的超声波反射信号进行数据处理,即可以获得点击端面的图像信息,从而实现了对电极端面的监测,提高了对矿热炉内的温度和化学反应的控制精度。

图3是根据一示例性实施例示出的电极端面的成像方法的方法流程图。该方法由计算机设备执行,该计算机设备可以是如图1中所示的电极端面的成像系统中的数据处理器。如图3所示,该电极端面的成像方法可以包括如下步骤:

步骤301,获取目标焦点距离。

当需要对电极端面进行图像采集之前,可以先确定该电极端面的尺寸信息,例如对于同一矿热炉而言,其电极端头的尺寸可以是标准化的,即该电极端面的尺寸也应该是固定的。

因此对电极端面进行图像采集时,可以确定电极端面与矿热炉电极升降机构连接处的距离信息,再通过勾股定理确定该电极端面各个点分别与电极升降机构连接处的距离信息(当超声相控阵位于该电极升降机构连接处时,即为电极端面各个点与超声相控阵位的中心位置的距离)。

步骤302,根据目标焦点线段与该超声相控阵的夹角,以及该目标焦点距离,确定该目标焦点与该超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离,以及该目标焦点与该超声相控阵在第二轴向上的距离。

其中,该目标焦点线段是该目标焦点与该超声相控阵的中心位置的连线;该第一轴向与该超声相控阵平面平行;该第二轴向与该超声相控阵平面垂直。

当确定了需要测量的目标焦点后,可以将目标焦点与该超声相控阵的中心位置连接,获得目标焦点线段,并获取目标焦点线段与超声相控阵之间的夹角关系。根据目标焦点线段的长度(即目标焦点距离)以及目标焦点与超声相控阵平面之间的夹角关系,通过正余弦关系即可以获得目标焦点与该超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离,以及目标焦点与该超声相控阵的中心位置在第二轴向上的距离,从而确定目标焦点与该超声相控阵的中心位置之间的空间位置关系。

在一种可能的实现方式中,获取目标焦点线段与该超声相控阵的夹角的正弦值,以及该目标焦点距离之间的乘积,并作为该目标焦点与该超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离。

获取目标焦点线段与该超声相控阵的夹角的余弦值,以及该目标焦点距离之间的乘积,并作为该目标焦点与该超声相控阵在第二轴向上的距离。

请参考图4,其示出了本申请实施例涉及的一种空间位置关系示意图。如图4所示,超声相控阵400中的中心位置401,与电极端头410的电极端面上的目标焦点411,构成了目标焦点线段,该目标焦点线段与该超声相控阵400的中心轴成角A。

因此,根据该目标焦点线段以及角A的正弦值,可以获得目标焦点与该超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离;根据该目标焦点线段以及角A的余弦值,可以获得该目标焦点与该超声相控阵在第二轴向上的距离。

步骤303,将该目标焦点与该超声相控阵的中心位置在该第一轴向上的距离,以及该各个阵元与该超声相控阵的中心位置的距离进行做差处理,确定该各个阵元与该目标焦点在该第一轴向上的距离。

由于各个阵元是在超声相控阵平面上的,且该第一轴向与超声相控阵平面平行,因此该各个阵元可以被认为是按第一轴向排列。

当该各个阵元按第一轴向排列时,该各个阵元的与该超声相控阵的中心位置的距离,即为该各个阵元在与超声相控阵的中心位置,在第一轴向上的距离。

因此当获取了目标焦点与超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离,以及各个阵元与超声相控阵在第一轴向上的距离时,即可以通过做差获得目标焦点与各个阵元在第一轴向上的距离。

步骤304,根据该各个阵元与该目标焦点在该第一轴向上的距离,以及该目标焦点与该超声相控阵在第二轴向上的距离,确定各个阵元与目标焦点之间的距离,确定该各个阵元分别对应的声程信息。

由于第一轴向与第二轴向是互相垂直的,以该各个阵元中的第一阵元为例,当获取了该第一阵元与目标焦点在第一轴向上的距离,可以将该第一阵元与目标焦点在第一轴向上的距离作为直角三角形的一条直角边,再将目标焦点与该超声相控阵在第二轴向上的距离作为直角三角形的另一条直角边,通过勾股定理,获得目标焦点与超声相控阵中第一阵元的距离信息,此时该目标焦点与超声相控阵中第一阵元的距离信息,即可以用来表示第一阵元发出的超声波传输至目标焦点所经过的声程(即为声程信息)。

步骤305,获取该各个阵元分别对应的声程信息,与该目标焦点距离之间的声程差值。

当获取到各个阵元分别对应的声程信息后,可以将各个阵元分别对应的声程信息,分别与目标焦点距离之间进行对比,以获得各个阵元分别与目标焦点距离之间的声程差值,从而确定各个阵元到达目标焦点的距离,与从超声相控阵到达目标焦点的距离的关系。

步骤306,根据该声程差值,确定该各个阵元与该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差。

当获取了各个阵元到达目标焦点的距离,与从超声相控阵到达目标焦点的距离的关系,即可以将该超声相控阵的中心位置的阵元到达目标焦点的超声波传输时间作为标准,确定各个阵元发送的超声波到达目标焦点时的超声波传输时间的偏移量。

在一种可能的实现方式中,获取该各个阵元分别对应的声程信息,与该目标焦点距离之间的声程差值;根据该声程差值,确定该各个阵元与该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差。

当获取到各个阵元分别对应的声程信息时,由于此时目标焦点距离即为超声相控阵的中心位置的阵元与目标焦点之间的距离,因此将其他各个阵元分别对应的声程信息,以及目标焦点距离进行做差处理,即可以获得各个阵元对应的声程差值。

此时该各个阵元对应的声程差值即代表各个阵元到目标焦点的距离,与超声相控阵的中心位置的阵元到目标焦点的距离的差值,因此根据各个阵元对应的声程差值,与在介质中的声速进行对比,即可以确定各个阵元的超声波传输时间与中心位置的阵元对应的超声波传输时间之间的差。

为了保证各个阵元在发出的超声波在同一时刻传输至中心位置,因此可以根据上述确定的各个阵元的超声波传输时间与中心位置的阵元对应的超声波传输时间之间的差,作为各个阵元对应的发送时间差,调整各个阵元对应的超声波发送时间。

步骤307,根据该各个阵元与该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,以及该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时刻,确定该各个阵元分别对应的超声波发送时刻。

在本申请实施例的一种可能的实现方式中,可以将超声相控阵的中心位置的阵元的发送时刻作为基准,根据各个阵元与该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,确定各个阵元分别对应的超声波发送时刻。

可选的,该各个阵元与该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差为正数时,该阵元的超声波发送时刻,晚于该超声相控阵的中心位置的阵元的超声波发送时刻;该各个阵元与该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差为正数时,该阵元的超声波发送时刻,晚于该超声相控阵的中心位置的阵元的超声波发送时间。

在一种可能的实现方式中,根据该各个阵元与该超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,确定该各个阵元的超声波发送顺序,以便控制该超声相控阵的各个阵元按照该超声波发送顺序发送超声波。

当确定了各个阵元与超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,即可以根据发送时间差的大小关系,确定各个阵元的超声波发送顺序,从而控制该超声相控阵的各个阵元按照该超声波发送顺序发送超声波。

步骤308,对依次接收到的该电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号进行数据处理,获得该电极端面的图像信息。

当确定了对电极端面中的目标焦点进行检测时,各个阵元的超声波发送时刻后,可以将各个阵元对应的超声波发送时刻发送至该主控机,以便该主控机控制超声相控阵中的各个阵元在各个阵元对应的指定时刻发送超声波信号,使得超声波信号在同一时刻到达该目标焦点,从而实现超声波束聚焦于该目标焦点,对目标焦点进行测量。

同理,对于电极端面上的任意一个焦点,都可以通过上述方式进行测量,获得该电极端面上的各个焦点对应的超声波反射信号。

可选的,该超声相控阵可以对该超声波反射信号进行接收,并根据该超声波反射信号生成对应的电信号,通过主控机进行放大调制后传输至数据存储器进行数据处理。

在一种可能的实现方式中,对依次接收到的该电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号对应的电信号进行数据处理,获得该电极端面上各个焦点的测量深度信息;根据该电极端面上各个焦点的测量深度信息,构建该电极端面的图像信息。

当获取到超声波反射信号对应的电信号,可以确定该超声波反射信号的传输时间,从而确定该超声波反射信号实际经过的路程,从而确定该电极端面上各个焦点与电极端面之间的关系(即测量深度信息)。

可选的,当该测量深度信息为0时,即表示该焦点处的电极端面没有发生损耗;当该测量深度信息大于0时,即表示该焦点处的电极端面已经被侵蚀损耗,该测量深度信息即可以指示该电极端面被侵蚀损耗的程度。

在一种可能的实现方式中,获取该超声相控阵的接收点接收到第一焦点反射的超声波反射信号的第一接收时刻;根据该第一接收时刻,以及该超声相控阵的中心阵元的超声波发送时刻,确定该超声相控阵的中心阵元发射的超声波,途径该第一焦点,反射至该超声相控阵上的接收点的第一传输时间;根据该第一传输时间,以及该第一焦点对应的原始传输时间,确定该第一焦点的测量深度信息;该原始传输时间用于指示该第一焦点在无损耗情况下反射超声波的传输时间。

对于各个焦点中的第一焦点而言,当超声相控阵的接收点接收到第一焦点反射的超声波反射信号的第一接收时刻时,可以根据该超声波反射信号的第一接收时刻,以及该超声波反射信号的中心阵元的超声波发送时刻,确定出超声相控阵的中心阵元发射的超声波,途径该第一焦点,反射至该超声相控阵上的接收点的第一传输时间。

此时,根据该第一传输时间,即可以确定出超声相控阵的中心阵元发射的超声波,途径该第一焦点,反射至该超声相控阵上的接收点的距离。由于中心阵元的位置确定、第一焦点在第一轴向上的位置确定、该超声相控阵的接收点的位置确定,因此可以确定出满足第一传输时间时,第一焦点在第二轴向上的位置。该第一焦点在第二轴向上的位置,与电极端面在第二轴向上的位置的差,就是该第一焦点被损耗后产生的第二轴向上的移动,即为该测量深度信息。

综上所述,在对电极端面进行检测时,对于电极端面的任意一个目标焦点,先获取电极端面的目标焦点与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,构建目标焦点、超声相控阵的中心位置以及各个阵元中任意一个阵元,所共同组成的三角形,从而确定出各个阵元中任意一个阵元与目标焦点的声程信息,并根据各个阵元对应的声程信息,确定出各个阵元分别对应的超声波发送时刻,从而使得各个阵元发射出的超声波,在所述目标焦点处聚焦。通过对各个焦点处聚焦后的超声波反射信号进行数据处理,即可以获得点击端面的图像信息,从而实现了对电极端面的监测,提高了对矿热炉内的温度和化学反应的控制精度。

图5是根据一示例性实施例示出的一种电极端面的成像方法的方法示意图。本申请实施例所示方案包括以下步骤。

S501,在电极升降机构连接处设置超声相控阵换能器。

S502,对换能器参数进行设置,对第n个阵元相对于第一个发射信号的阵元的延迟时间tn,根据延时对各阵元进行激发,波束相干叠加后得到对电极端面任意某点的聚焦效果。

其中,延迟时间(即发送时间差)的确定过程如下所示:

所述第n个阵元发射信号到聚焦点的声程s:以换能器阵列中心为原点,各阵元中心距离为d,扫描点P与换能器阵元垂直法线夹角为θ,扫描点到原点的距离为F,第n个阵元发射信号到扫描点的声程sn为:

第n个阵元发射的声束与阵列中心到扫描点距离的声程差为:

Δs=smax-sn

smax是各阵元距离扫描点的最大声程。

所述阵元延迟时间tn:第n个阵元相对于第一个发射信号的阵元的延时时间为:

t0为第一个发射信号时间,c为声音在介质中的传播速度。

S503,主控机对反射回来的超声信号进行放大解调,利用数据采集模块将数据传输至计算机。

S504,数据处理器对数据进行处理和成像分析,得到电极端面超声图像。

可选的,该数据处理方法可以如图3所示实施例所示,此处不再赘述。

通过本申请实施例所示方法能够准确实时对矿热炉内电极端面进行成像检测,对电极端面的损耗和炉内放电进行监测,操作者能够根据成像结果调整电极在炉内深度,调整矿热炉内到温度,提高矿热炉自然功率因素,准确判断矿热炉内自焙电极焙烧情况,反馈炉内化学反应状态,减少事故发生。

图6是根据一示例性实施例示出的一种电极端面的成像装置的结构方框图。该电极端面的成像装置包括:

目标距离获取模块601,用于获取目标焦点距离;所述目标焦点距离用于指示所述电极端面的目标焦点与超声相控阵的中心位置的距离;

声程信息获取模块602,用于根据超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及所述目标焦点距离,确定所述各个阵元分别对应的声程信息;所述声程信息用于指示所述阵元发射出的超声波到达所述目标焦点经过的距离;

发送时刻确定模块603,用于根据所述各个阵元分别对应的声程信息,确定所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻,以便主控机根据所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻指示所述各个阵元发射出的超声波,在所述目标焦点处聚焦;

信号处理模块604,用于对依次接收到的所述电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号进行数据处理,获得所述电极端面的图像信息。

在一种可能的实现方式中,所述声程信息获取模块,包括:

轴向距离获取单元,用于根据目标焦点线段与所述超声相控阵的夹角,以及所述目标焦点距离,确定所述目标焦点与所述超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离,以及所述目标焦点与所述超声相控阵在第二轴向上的距离;所述目标焦点线段是所述目标焦点与所述超声相控阵的中点的连线;所述第一轴向与所述超声相控阵平面平行;所述第二轴向与所述超声相控阵平面垂直;

阵元焦点距离获取单元,用于将所述目标焦点与所述超声相控阵的中心位置在所述第一轴向上的距离,以及所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离进行做差处理,确定所述各个阵元与所述目标焦点在所述第一轴向上的距离;

声程信息获取单元,用于根据所述各个阵元与所述目标焦点在所述第一轴向上的距离,以及所述目标焦点与所述超声相控阵在第二轴向上的距离,确定所述各个阵元与所述目标焦点之间的距离,并获取为各个阵元分别对应的声程信息。

在一种可能的实现方式中,所述轴向距离获取单元,用于,

获取目标焦点线段与所述超声相控阵的夹角的正弦值,以及所述目标焦点距离之间的乘积,并作为所述目标焦点与所述超声相控阵的中心位置在第一轴向上的距离;

获取目标焦点线段与所述超声相控阵的夹角的余弦值,以及所述目标焦点距离之间的乘积,并作为所述目标焦点与所述超声相控阵在第二轴向上的距离。

在一种可能的实现方式中,所述发送时刻确定模块,包括:

声程差获取单元,用于获取所述各个阵元分别对应的声程信息,与所述目标焦点距离之间的声程差值;

时间差获取单元,用于根据所述声程差值,确定所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差;

发送时刻获取单元,用于根据所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,以及所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时刻,确定所述各个阵元分别对应的超声波发送时刻。

在一种可能的实现方式中,所述发送时刻确定模块,还包括:

发送顺序获取单元,用于根据所述各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的阵元的发送时间差,确定所述各个阵元的超声波发送顺序,以便控制所述超声相控阵的各个阵元按照所述超声波发送顺序发送超声波。

在一种可能的实现方式中,所述信号处理模块,用于,

对依次接收到的所述电极端面的各个焦点反射的超声波反射信号进行数据处理,获得所述电极端面上各个焦点的测量深度信息;

根据所述电极端面上各个焦点的测量深度信息,构建所述电极端面的图像信息。

在一种可能的实现方式中,所述信号处理模块,还用于,

获取所述超声相控阵的接收点接收到第一焦点反射的超声波反射信号的第一接收时刻;

根据所述第一接收时刻,以及所述超声相控阵的中心阵元的超声波发送时刻,确定所述超声相控阵的中心阵元发射的超声波,途径所述第一焦点,反射至所述超声相控阵上的接收点的第一传输时间;

根据所述第一传输时间,以及所述第一焦点对应的原始传输时间,确定所述第一焦点的测量深度信息;所述原始传输时间用于指示所述第一焦点在无损耗情况下反射超声波的传输时间。

综上所述,在对电极端面进行检测时,对于电极端面的任意一个目标焦点,先获取电极端面的目标焦点与所述超声相控阵的中心位置的距离,以及超声相控阵中的各个阵元与所述超声相控阵的中心位置的距离,构建目标焦点、超声相控阵的中心位置以及各个阵元中任意一个阵元,所共同组成的三角形,从而确定出各个阵元中任意一个阵元与目标焦点的声程信息,并根据各个阵元对应的声程信息,确定出各个阵元分别对应的超声波发送时刻,从而使得各个阵元发射出的超声波,在所述目标焦点处聚焦。通过对各个焦点处聚焦后的超声波反射信号进行数据处理,即可以获得点击端面的图像信息,从而实现了对电极端面的监测,提高了对矿热炉内的温度和化学反应的控制精度。

图7示出了本申请一示例性实施例示出的计算机设备700的结构框图。该计算机设备可以实现为本申请上述方案中的服务器。所述计算机设备700包括中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)701、包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)702和只读存储器(Read-Only Memory,ROM)703的系统存储器704,以及连接系统存储器704和中央处理单元701的系统总线705。所述计算机设备700还包括用于存储操作系统709、应用程序710和其他程序模块711的大容量存储设备706。

所述大容量存储设备706通过连接到系统总线705的大容量存储控制器(未示出)连接到中央处理单元701。所述大容量存储设备706及其相关联的计算机可读介质为计算机设备700提供非易失性存储。也就是说,所述大容量存储设备706可以包括诸如硬盘或者只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)驱动器之类的计算机可读介质(未示出)。

不失一般性,所述计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、可擦除可编程只读寄存器(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-OnlyMemory,EEPROM)闪存或其他固态存储其技术,CD-ROM、数字多功能光盘(DigitalVersatile Disc,DVD)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。当然,本领域技术人员可知所述计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器704和大容量存储设备706可以统称为存储器。

根据本公开的各种实施例,所述计算机设备700还可以通过诸如因特网等网络连接到网络上的远程计算机运行。也即计算机设备700可以通过连接在所述系统总线705上的网络接口单元707连接到网络708,或者说,也可以使用网络接口单元707来连接到其他类型的网络或远程计算机系统(未示出)。

所述存储器还包括至少一条计算机程序,所述至少一条计算机程序存储于存储器中,中央处理器701通过执行该至少一条计算机程序来实现上述各个实施例所示的方法中的全部或部分步骤。

在一示例性实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,用于存储有至少一条计算机程序,所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述方法中的全部或部分步骤。例如,该计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在一示例性实施例中,还提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行上述图2或图3任一实施例所示方法的全部或部分步骤。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

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