CN121487902A - 通过电反射法监测的玻璃熔炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃熔炉，包括：用于通过时域或频域电反射法监测熔炉（30）的部件的状态的设备，该设备包括线状电磁波导（12）的阵列，线状电磁波导平行于热面（37）并在适当的距离处延伸，使得在使用中，波导处于高于500℃且低于1300℃的温度下；并且包括多个不连续点，被称为“基础不连续点”（24），其：‑至少沿着波导的测量部件随机分布，和‑能够生成幅度大于由波导的输出端反射的后瓣回波的幅度0.5%的、优选地大于1%且小于30%的回波，称为“二次基础回波”；或由以下组成：浮凸或由位于第一和第二电导体之间的电介质材料的不均匀分段而产生的浮凸，或第一电导体和第二电导体之间的距离的局部变化，或一方面第一电导体和/或第二电导体与另一方面支撑件的电介质材料之间的距离的局部变化，或第一和第二电导体周围或第一和第二电导体之间的环境的结构和/或组成的变化。波导的每米测量部件的基础不连续点的数量大于10个。不连续点可以是垫珠（23）。

Description

通过电反射法监测的玻璃熔炉

技术领域

本发明涉及一种玻璃制造熔炉，其配备有用于监测这种熔炉的部件的状态、特别是熔炉的腔室的耐火衬里的状态的设备。

本发明还涉及一种用于制造这种熔炉的方法和一种用于监测这种熔炉的耐火衬里的状态的方法。

背景技术

许多玻璃产品是通过熔融并精炼可玻璃化的原料混合物制成的，这些原料包括诸如氧化物、碳酸盐、硫酸盐和硝酸盐等化合物。这两个步骤在熔炉中进行，熔炉的主要组成元件是能够承受在这些熔炉中遇到的热和机械应力，特别是高温的耐火产品。因此，玻璃制造熔炉通常包括大量的耐火产品，并根据耐火产品的性能被布置在不同的位置。对于熔炉的每个部件，所选择的产品不会导致使得玻璃无法使用的缺陷（因为这会降低产量），并且将在长期时间内具有足够的耐受性以向熔炉提供令人满意的使用寿命。

图1示意性地示出了玻璃制造熔炉10的半横截面。具体地，示出了炉膛11、金属结构13和上部结构16。用于容纳熔融玻璃的炉膛11包括竖直侧壁22和底部41。侧壁22通常由在炉膛的整个高度上延伸至上边缘29的侧部炉膛砖构成。

上部结构16通常包括：位于其基部的中间层17，上部结构16通过中间层17搁置在金属结构上；侧壁26，侧壁26搁置在中间层17上；和顶部28，顶部28也由耐火砖形成。

加热系统（未示出）例如包括燃烧器，其通常被布置在侧壁26中。金属结构13通常由铸铁制成，其在外部环绕着炉膛的侧壁22。它承受上部结构16的重量。

炉膛11和上部结构16是熔炉的限定玻璃在其中熔融的腔室的部件。它们限定与熔融玻璃或其气体环境接触的热面37。

由于熔炉的每个部件都有热面，热面通常由术语“对象”表示。

炉膛11和上部结构16通常包括多层，即

- 第一致密砖耐火层，优选地具有小于10%、优选地小于5%的孔隙率，其限定与玻璃或其气体环境接触的热面；

- 第二层或“背层”，其由与第一层的材料不同的材料制成，并且是更多孔的。

背层可以包括：第一耐火子层，称为“阻挡层”，其用于阻止玻璃的渗入或用于冷凝玻璃蒸气；和/或第二耐火子层或“隔绝层”，其优选地包含多孔耐火材料，以在使用时实现合适的热分布。

阻挡层优选地为未成形的耐火产品层，特别是混凝土或捣打混合物层。通常，阻挡层的颗粒的数量的90%以上具有小于或等于5mm的尺寸（最大维度），以获得令人满意的表面光洁度和化学组成，使得Al₂O₃的重量含量为至少40%。阻挡层的化学组成可以根据玻璃的类型进行调整，以使其能够充分耐受熔融玻璃。

隔绝层通常由未成形的硅铝隔热耐火材料和/或耐火砖头或耐火砖块构成。隔热耐火材料在1000℃下测量的热导率小于7 W/m.K，优选地小于5 W/m.K，并且优选地小于或等于3 W/m.K。优选地，隔热耐火材料的孔隙率大于15%，优选地大于20%，并且更优选地大于30%。隔绝层的孔隙率和厚度根据所需的热分布来配置。

常规地，第一层的致密砖由耐受与温度高于600℃、或甚至高于1000℃、或实际上高于1200℃的玻璃接触的材料制成。大于90%的致密砖重量可以由选自由ZrO₂、Al₂O₃、SiO₂、Cr₂O₃、Y₂O₃和CeO₂组成的组中的一种或多种氧化物组成。致密砖优选地包含大于90%的ZrO₂、Al₂O₃和SiO₂。

在使用时，熔炉的腔室经受极端条件，特别是腐蚀性和磨蚀性环境，这会导致逐渐磨损。特别地在与熔融玻璃接触的区域中，无法直观地评价磨损状态。为了测量耐火砖的剩余厚度，即耐火砖的热面与其冷面（即与热面相对的面）之间的距离，因此通常在气体-熔体界面处使用探钩。这种方法的缺点是需要部分地拆卸然后重新组装熔炉，并且仅提供点测量。

最近，WO2015147827提到了一种装置，其发射穿过砖的波，特别是雷达波。在可能时，分析反射的波。在实践中，该过程需要很长时间来进行，并且不允许实时监测。

WO2020025493揭示了一种包括布拉格光栅（Bragg grating）的光波导，以测量玻璃制造熔炉底部的剩余厚度。本发明人已经测试了光纤的使用，并且出乎意料地观察到对测量的准确性和光纤的机械强度有害的结晶的出现。

从JPH11264706A或JP3395886B2中还已知一种用于测量高炉衬里的剩余厚度的设备。该设备是非常侵入性的，增加了熔融玻璃污染的风险，特别是第一层破裂的风险。

因此，需要一种稳健的解决方案，其易于实施并且允许在任何点处连续且实时地评估玻璃制造熔炉的腔室的状态，具有良好的空间分辨率，而不会减损腔室衬里，并且不会增加熔融玻璃浴的污染风险。

本发明的一个目的是至少部分地满足这种需要。

发明内容

根据本发明，该目的通过一种玻璃制造熔炉来实现，其包括：

- 玻璃熔融腔室，其具有暴露于所述腔室的内部的热面；

- 用于通过电时域或频域反射法监测所述熔炉的部件（优选地，所述腔室的部件）的状态的设备，该部件被称为“对象”，所述设备包括：

- 至少一个细丝状波导的阵列，优选地多个细丝状电磁波导的阵列，每个波导在输入端和输出端之间包括彼此电隔绝（优选地，通过电介质材料电隔绝）的第一和第二（优选地，金属）电导体，

波导的测量部件包括多个阻抗不连续点，并且平行于热面且在大于10cm、优选地大于15cm、大于20cm，并且优选地小于200cm、优选地小于100cm的深度（所述热面后面的相对于腔室的内部的距离）处延伸，

- 询问器，其电连接至所述输入端，并且被配置为通过所述输入端注入询问信号、接收所述波导响应于所述注入而反射的响应信号、分析所述响应信号以及根据所述分析发送关于所述对象的所述状态的消息。

发明人已经发现，波导相对于对象的这种布置提供了响应信号的有限衰减和高稳健性之间的极佳的折衷。此外，波导阵列使得可以监测任何尺寸的对象，特别是熔炉的底部。

对象优选地包括限定熔炉的侧壁、顶部或底部的热面，优选地限定底部和/或顶部的热面的耐火砖的组装件。

根据第一主要实施方式，所述阻抗不连续点包括“基础不连续点”：

- 其能够，特别是当测量部件的长度小于10米时，响应于询问信号的注入而生成幅度大于由波导的输出端反射的终端回波的幅度的0.5%、优选地大于1%、优选地小于30%的回波，这些回波被称为“基础二次回波”，和/或

- 其由以下形成：

- 对所述波导的外表面、和/或插设于所述第一和第二电导体之间的电介质材料、和/或所述第一和第二电导体中的至少一者进行纹理化而产生的浮凸，和/或

- 所述电介质材料的不规则分段产生的浮凸，优选地，通过电介质材料制作的垫，垫优选地具有小于10cm、优选地小于5cm、优选地小于3cm、更优选地小于2cm，和/或大于0.5cm的长度，和/或

- 所述第一和第二电导体之间的距离的局部变化；和/或

- 一方面所述第一电导体和/或所述第二电导体与另一方面载体的电介质材料之间的距离的变化，所述载体优选地由陶瓷基质复合材料制成，和/或

- 所述第一和第二电导体周围或所述第一和第二电导体之间的环境的结构和/或组成的变化，优选地载体的电介质材料的结构和/或组成的变化，载体优选地由陶瓷基质复合材料制成，优选地通过在载体内、特别是在陶瓷基质复合材料的基质内、或在第一电导体和第二电导体之间随机分散电介质材料的颗粒和/或纤维来实现。

值得注意的是，发明人已经发现，通过电时域反射法（TDR）或频域反射法（FDR）对基础二次回波的分析允许在长时间段内实时且连续地以及准确且可靠地监测对象的状态。

基础不连续点能够响应于询问信号的注入（即，在使用时）生成基础二次回波，以监测对象的状态。为了该监测的目的，回波的幅度优选地在与测量部件在使用位置时所经历的条件相似或相同的条件下进行测量，优选地在高于500℃、优选地高于600℃、优选地高于700℃、优选地高于800℃，和/或低于1300℃、优选地低于1200℃、更优选地低于1100℃的温度下进行测量。

优选地，基础不连续点至少沿着波导的测量部件随机分布，或甚至沿着波导的整个长度随机分布。有利地，随机分布避免了干扰相关的谐振效应。

优选地，基础不连续点是：

- 对所述波导的外表面、和/或插设于所述第一和第二电导体之间的电介质材料、和/或所述第一和第二电导体中的至少一者进行纹理化而产生的浮凸，例如通过磨损和/或化学蚀刻进行纹理化，和/或

- 所述电介质材料的不规则分段，优选地通过电介质材料制成的垫（例如优选地采用具有圆形基部的垫珠或圆柱体的形式）产生的浮凸，垫的长度优选地小于10cm、优选地小于5cm、优选地小于3cm、更优选地小于2cm，和/或大于0.5cm，和/或

- 第一电导体和第二电导体之间的距离的局部变化。

导体可以夹在两个陶瓷基质复合材料制成的织物之间，或固定至陶瓷基质复合材料织物的表面，电介质材料（例如，采用规则的重复单元的形式）优选地在一个或多个所述织物的表面上延伸。电介质材料可以例如通过沉积浆料并随后固化而形成。

在一个实施方式中，上述夹层具有大于5mm、大于8mm、大于10mm，和/或小于50mm的厚度。

在一个实施方式中，织物，优选地上述织物中的每一者具有大于0.5mm、大于1mm，和/或小于10mm、小于5mm或小于2mm的厚度。

优选地，通过纹理化生成的基础不连续点生成多于80%的所述基础二次回波。

一个或多个垫优选地被布置在距第一电导体和/或距第二电导体小于1mm处，并且优选地与第一电导体和/或第二电导体接触。

优选地，在测量部件中，一个或多个垫穿设在第一电导体和/或第二电导体上。

在一个实施方式中，在测量部件中，采用垫珠形式并由电介质材料制成的垫穿设在第一电导体上和/或第二电导体上，并且多个垫被布置为一起形成在波导的测量部件的整个长度上延伸的分段的保护性覆层。

一个或多个垫优选地是由电介质材料制成的间隔件，其被布置为保持第一电导体远离第二电导体。

在一个实施方式中，一个或多个垫能够相对于第一电导体和/或第二电导体移动。

优选地，一个或多个垫由热绝缘且电隔绝的材料制成。热绝缘材料优选地在20℃至1000℃之间的温度下具有小于30W/m.K、小于20W/m.K、小于10W/m.K或甚至小于5W/m.K的热导率。

优选地，一个或多个垫具有高于300℃、高于500℃或高于1000℃的熔点，并且优选地由选自云母、云母衍生物、钛、钡、莫来石、堇青石和氧化铝的材料制成。

在一个实施方式中，通过将所述测量部件固接至所述载体来产生不连续点、优选地基础不连续点。特别地，载体可以以覆层的方式环绕测量部件，或夹持测量部件。特别地，测量部件可以夹在两个织物之间，优选地夹在由陶瓷基质加固的纺织织物之间。这种织物的不规则性和陶瓷基质复合材料的基质的不规则性有利地且出乎意料地允许产生基础不连续点。

优选地，阻抗不连续点彼此间隔开一定距离，该距离是沿着波导测量的，该距离是参考波长的至少10倍、优选至少15倍、并且优选至少20倍。参考波长等于询问信号的传播速度（对于电磁波约为200000km/s）除以询问信号的频谱的最高峰的频率。

本发明还涉及一种用于制造根据第一主要实施方式的熔炉的方法，所述方法包括以下步骤：

i）改变至少一个波导（优选同轴线缆）的测量部件，以产生沿着波导随机分布的基础不连续点；

ii）将所述至少一个获得改变的波导整合到玻璃制造熔炉的腔室的壁中或抵靠玻璃制造熔炉的腔室的壁整合；

iii）将所述询问器连接至所述至少一个改变的波导的输入端，所述至少一个改变的波导形成所述细丝状电磁波导，

以获得根据第一主要实施方式的玻璃制造熔炉。

本领域技术人员知道如何改变波导，特别是同轴线缆，以产生基础不连续点。经由简单的试验，他们将能够容易地验证由不连续点返回的回波是否形成基础二次回波，并且例如当不连续点返回幅度不足以使所述回波成为基础二次回波的回波的情况下，通过增加纹理化来调整所述不连续点。

优选地，步骤i）包括波导（优选地同轴线缆）的外表面的改变，并且优选地由波导的外表面的改变组成，该改变优选地通过对波导的外表面进行纹理化和/或分段来实现，例如通过穿设垫来获得。

在步骤a）中改变的波导可以是商业波导。

步骤i）可以由步骤i’）代替，在步骤i’）中，基础不连续点在制造波导的同时产生。特别地，基础不连续点可以特别地由以下产生：

通过对波导的外表面进行纹理化和/或分段，例如通过将垫穿设到波导上，而且

通过改变插设在第一电导体和第二电导体之间的电介质材料的组成，和/或

通过改变第一电导体和第二电导体中的至少一者的组成，和/或

通过在所述电介质材料的表面上和/或第一电导体和第二电导体中的至少一者上产生浮凸。

根据第二主要实施方式，熔炉还包括以下可选特征中的一者或多者，并且优选地包括以下可选特征中的全部：

a）所述阵列的每个波导的测量部件平行于热面且在一定距离处延伸，该距离使得在使用中，即当熔炉正常操作时，所述测量部件处于高于500℃、优选地高于600℃、优选地高于700℃、优选地高于800℃，和/或低于1300℃、优选低于1200℃、更优选低于1100℃的温度；

b）阵列的任何两个波导的两个测量部件之间的最大距离大于20cm、优选地大于30cm、优选地大于50cm、优选地大于70cm、优选地大于90cm，并且优选地小于500cm；

c）将阵列的至少一个波导、优选地每个波导插入到对象中的孔口中，该孔口被配置为提供用于波导的热膨胀的空间；

d）阵列中的至少一个波导、优选地每个波导的测量部件的等效直径大于0.6mm、优选地大于0.8mm、优选地大于1mm，且小于50mm、优选地小于20mm、优选地小于10mm、并且优选地小于5mm；

e）阵列的至少一个波导、优选地每个波导的测量部件的第一电导体和第二电导体的分隔距离大于0.3mm、优选地大于0.4mm、优选地大于0.5mm，且小于30mm、优选地小于10mm、优选地小于5mm、优选地小于3mm，这提高了可靠性和空间分辨率；

f）所述测量部件具有以下数量的弯曲：

- 如果所述测量部件的长度小于3米，则每米长度的测量部件具有小于2个弯曲；

- 如果所述测量部件的长度大于或等于3米，则每米具有小于1个弯曲、优选低每米具有小于0.5个弯曲、更优选地每米具有小于0.1个弯曲，这改善了波导的整合，同时使波导在其安装在熔炉期间断裂的风险最小化；

波导，优选地每个波导的测量部件的测量部件优选地不包含弯曲；

- 测量部件的最大曲率使得其曲率半径是所述测量部件的等效直径的至少3倍、优选至少5倍、优选至少10倍，这减小了测量部件上的机械应力。

优选地，至少一个波导的测量部件、优选地每个波导的测量部件被安装以能够相对于对象和/或相对于载体滑动。

通过对众多参数进行研究，发明人已经发现，特征的这种组合提供了满足玻璃制造熔炉的特定限制的解决方案。特别是，该解决方案允许实现以下目的：

- 在安装时限制损坏波导的风险；

- 监测大尺寸的对象，例如熔炉的底部；

- 在使用中的高稳健性；

- 良好的空间分辨率；

- 高测量可靠性；

- 在熔炉的整个寿命期间进行实时监测，而不削弱所述对象并且不增加熔融玻璃浴的污染风险。

根据第三主要实施方式，第一导体和第二导体被固定至或整合到载体、优选地板状载体、优选地由陶瓷基质复合材料形成的载体上，并且优选地通过界面层或耐火细丝、钉或带固定至所述复合材料上或整合到所述复合材料中。“整合”是指第一导体和第二导体被并入到复合材料中，例如成为复合材料的织物的纬向细丝或经向细丝。

将导体固定在载体中或载体上允许导体受到保护。载体优选地被布置在第一层和背层之间。

在第一优选配置中，载体包含陶瓷基质复合材料，并且优选地由陶瓷基质复合材料形成，并且优选地，第一导体和第二导体被整合到陶瓷基质复合材料的织物中。导电细丝，优选地基本上平行地并且以预定距离间隔布置的导电细丝可以例如形成一些纬向细丝。所述织物的其他细丝（除了第一导体和第二导体之外）优选地由电介质材料制成，以避免所述导电细丝之间的任何电接触或短路。

在一个实施方式中，由电介质材料制成的其他细丝（或“非导电细丝”）可以例如通过磨损或化学蚀刻随机地改变，以生成随机的基础不连续点。

在补充或替代实施方式中，第一导体和第二导体例如通过磨蚀或化学蚀刻被随机地改变，以生成随机的基础不连续点。

在一个实施方式中，第一导体和第二导体中的至少一者与由电介质材料制成的一个或多个细丝物理地相关联，细丝例如随机地缠绕以生成随机的基础不连续点。

在一个实施方式中，由电介质材料制成的细丝被随机地添加至织物。

在一个实施方式中，为了生成随机不连续点，特别是基础不连续点，第一导体和第二导体以所述导体之间的距离沿着导体变化的方式纺织到织物中。优选地，两个所述基础不连续点之间的距离小于10cm、优选地小于5cm，和/或大于0.5cm、并且优选地大于1cm。优选地，通过位于纺织织物的纬向细丝网或经向细丝网（多根纬向细丝或经向细丝可选地交叉）的上方或下方的第一导体和第二导体的两个连续的点之间的距离，优选地两个连续地纬纱之间的距离小于10cm、优选地小于5cm，和/或大于0.5cm、并且优选地大于1cm。

在一个实施方式中，为了生成随机的基础不连续点，在用基质前体浸渍之前，将随机尺寸和/或随机形状和/或随机维度的颗粒和/或纤维和/或空间上随机分布的颗粒和/或纤维布置为与所述织物接触。不规则纹理的纺织网也可以用作织物。

在第二配置中，第一导体和第二导体被固定至载体的表面，并且优选地，载体包含陶瓷基质复合材料，并且优选地由陶瓷基质复合材料形成。

根据一个可能的实施方式，至少一个波导、优选地每个波导的导体、优选地测量部件通过界面层固定至载体。界面层是由具有介于载体的热膨胀系数（CTE）（特别是载体的陶瓷基质的CTE）与制成导体的材料的CTE之间的CTE的材料制成的层。优选地，界面层包含NiCrAlY或甚至由NiCrAlY组成。

根据另一个可能的实施方式，至少一个波导、优选地每个波导的导体、优选地测量部件通过耐火细丝、钉或带附接或固定至载体，该载体优选地采用板的形式。

在一个实施方式中，测量部件由电介质材料、优选地聚合物或更优选地陶瓷制成的覆层保护，所述覆层环绕导体，导体优选地由电介质材料分隔。所述覆层可以是直的或弯曲的。该覆层可以是柔性的或刚性的，以使测量部件或甚至传输部件具有一定形状。

在一个实施方式中，如图12所示，载体前体，优选地由陶瓷基质复合材料的前体40'（通常为预浸材料）形成的载体前体，缠绕在第一导体和第二导体周围，至少在测量部件中。在基质前体固化之前或之后，优选地将仪表化的载体前体或仪表化的载体插入到保护性覆层27中，该保护性覆层27优选为陶瓷。

将波导的测量部件固定至陶瓷基质复合材料上或整合到陶瓷基质复合材料中是特别有利的，这不仅是因为陶瓷基质复合材料保护测量部件，而且还因为通过构造，甚至当陶瓷基质复合材料包括纺织布时，陶瓷基质复合材料也具有可生成许多基础不连续点的不规则微观结构。

根据第四主要实施方式，至少一个波导、优选地每个波导的测量部件能够移动，使得其维度可以在使用时的温度变化的影响下变化。优选地，测量部件相对于对象可滑动地安装，并且优选地可滑动地安装在壳体中，特别是形成于对象中或优选地形成于载体中的孔口中。

还优选地，壳体保留用于热膨胀的空间，该空间优选地通过去除牺牲性材料来形成，对象或载体的至少一部分形成于该牺牲性材料周围。

滑动也可由于测量部件周围存在固体润滑剂（优选地石墨）而引起。

由于一方面限定壳体的对象或载体的材料与另一方面测量部件之间的不相容性，例如由于限定壳体的对象的材料的高孔隙率，测量部件也可以不粘附至壳体的壁上。

滑动也可以由测量部件插入到保护性覆层（优选非分段式覆层）中而引起。实际上，通过沿着测量部件放置一系列电介质垫珠来使保护性覆层分段往往会增强信号的衰减。

本发明还涉及一种用于制造根据本发明的熔炉的方法，对于阵列的至少一个波导，优选地对于每个波导，所述方法包括以下连续步骤：

1）将牺牲性材料插设在以下之间：

- 波导的测量部件，与

- 对象或对象的前体，或载体，特别地陶瓷基质复合材料或载体前体，然后

2）在牺牲性材料已经分别插设在对象的前体或载体的前体中的情况下，在制造对象或载体之后或同时，去除牺牲性材料，以产生用于测量部件的膨胀的所述空间。

在一个实施方式中，牺牲性材料是覆盖测量部件的牺牲性覆层的材料，并且为了插设牺牲性材料，

- 在测量部件周围制造对象或载体，优选地通过在测量部件周围浇铸对象的前体并随后烧结，或通过将测量部件插入到载体的前体中并随后烧结测量部件周围的载体的前体；

- 将采用凹槽或孔（或孔口）、可选地通槽或通孔的形式的壳体形成于对象中或对象的前体中或载体中或在载体前体中，然后将测量部件插入到壳体中，然后用未成形的耐火产品（即粉末或糊状物）、优选地耐火混凝土填充壳体，其中耐火混凝土含有粘合剂、优选水硬性粘合剂、优选地水泥，并且能够通过粘合剂的活化而固化，然后将未成型的耐火产品固化。

对象的前体可以是用来烧结的预成型件或能够通过化学反应固化的粉状混合物。载体前体可以是包含织物和浸渍织物的基质前体的陶瓷基质复合材料前体，或“预浸材料”。

设置有牺牲性覆层的测量部件可以在其制造时嵌入对象的或载体的前体中。可替代地，壳体可以形成于对象中或对象的前体中或载体中或载体前体中，并且设置有牺牲性覆层的测量部件可以嵌入未成形的耐火材料中。

在一个实施方式中，牺牲性材料是独立于波导的填充材料（即，与牺牲性覆层不同，牺牲性材料最初不固定至波导），并且为了插设牺牲性材料，

- 将采用凹槽或孔、可选地通槽或通孔的形式的壳体形成于对象中或对象的前体中或载体中或载体前体中，然后

- 将测量部件插入到壳体中，然后

- 用填充材料填充壳体，以嵌入测量部件，填充材料的量使得能够形成膨胀空间，然后

- 用所述未成形的耐火产品、优选地耐火混凝土填充壳体的剩余部分，然后

- 将未成形的耐火产品固化。

在步骤2）中，牺牲性材料优选地使用热处理、优选地使用用于固结对象的或载体的前体的热处理、优选地通过烧结来去除。牺牲性材料优选地通过在熔炉升温期间和/或在烧结未成形的耐火产品或对象前体或载体前体期间，在优选400℃至1200℃之间的温度下通过加热来去除。烧结可由于熔炉的升温而引起。

牺牲性材料可以通过蒸发或燃烧去除。

因此，牺牲性材料为热膨胀的空间留下了余地。

优选地，牺牲性材料是有机材料，优选地聚合物。在降解时，这种牺牲性材料有利地生成限制第一导体和第二导体的氧化的残余碳，允许其在氧化气氛中使用。

制造方法还可以包括以下可选特征和优选特征中的一者或多者：

- 步骤1）和/或步骤2）在原位（即，在测量部件旨在熔炉中使用的熔炉的部件中）进行；

- 将壳体形成于载体中或载体的前体中，但也可以形成于对象的背层中或背层的前体中；

- 波导的牺牲性覆层、优选地每个波导的牺牲性覆层由聚合物制成，优选地由不含卤素和/或不含氮和/或不含硅的聚合物制成，优选地由聚烯烃，优选聚乙烯或其衍生物中的一种制成；

- 填充材料是树脂；

- 在对象的或载体的前体固化的同时去除牺牲性材料，以分别获得所述对象或所述载体。

在一个实施方式中，步骤1）包括以下步骤：

- 将阵列前体放置在其使用位置，即，将一个或多个测量部件布置在熔炉操作期间所需的使用位置；

- 制备具有对象或载体所需组成的起始填料，在这方面仅考虑难熔氧化物；

- 沉积起始填料以嵌入阵列前体并获得对象或载体的前体。

在一个实施方式中，至少一个测量部件、优选地每个测量部件由保护性覆层保护，优选地陶瓷保护性覆层。牺牲性覆层则覆盖保护性覆层。

根据第五主要实施方式，波导包括保护第一电导体和第二电导体的保护性覆层。

保护性覆层可以刚性地固定至导体，只要保护性覆层是分段的，或形成用作波导的壳体的刚性护套。在护套已经被放置在其使用位置之后，波导可以插入到护套中。特别地，护套可以在制造所述对象时被包括在对象中，例如在被嵌入对象的混凝土成分中之前被放置在合适位置。

优选地，波导能够在护套中自由移动。保护性覆层还可以形成如上所述的膨胀空间。

刚性护套可以有利地引导波导以使其具有预定形状（例如直线或弯曲形状）或在其插入期间在很长的长度上引导波导。

优选地，波导由两个保护性覆层保护，即：分段的保护性覆层，其优选地由多个抵接垫形成；和刚性保护性覆层，其用作波导的壳体。分段的保护性覆层可以例如由若干穿设的垫珠产生。

本发明还涉及一种制造根据本发明的玻璃制造熔炉的方法，对于阵列中的至少一个波导，并且优选地对于阵列中的每个波导，所述方法包括以下步骤：

A）制备包括陶瓷基质前体的陶瓷基质复合材料的前体，优选地采用板的形式，并且将波导的测量部件整合到陶瓷基质复合材料前体中或陶瓷基质复合材料前体上，以获得仪表化的载体前体；

B）固化和/或烧制，优选地烧结所述仪表化的载体前体，优选地在熔炉加热升温时进行，以通过陶瓷基质前体的固结获得所述仪表化的载体，陶瓷基质前体优选地采用仪表化的板的形式；

C）如果步骤C）在步骤B）之后，则安装仪表化的载体，或如果步骤C）在步骤B）之前，则安装仪表化的载体前体，优选地安装在限定热面的背层和熔炉的加热系统之间，并且优选地基本上平行于所述热面安装。

优选地，步骤A）优选地包括以下步骤：

a）制备包含陶瓷颗粒和/或陶瓷颗粒的前体的浆料的形式的陶瓷基质前体，所述陶瓷颗粒的材料在25℃和大气压下（优选地在1MHz下测量）相对于真空具有大于3和/或小于30、并且优选地小于15的介电常数或相对电容率；

b）独立于步骤a），将所述测量部件的第一电导体和第二电导体固定或整合到织物中，该织物优选地采用一个或多个细丝纺织物或细丝网的形式，优选地陶瓷细丝，所述织物的材料是在25℃和大气压下（优选地在1Mhz下测量）相对于真空具有大于3和/或小于30、并且优选地小于15的介电常数或相对电容率的材料；

c）用所述浆料浸渍所述织物。

在步骤B）之前或优选地在步骤B）之后，安装能够将所述导体电连接至询问器的连接器。

在一个实施方式中，测量部件或甚至传输部件在其被固定至载体或整合到载体中之前由所述覆层保护。

在一个实施方式中，在步骤B）中，烧制使得仪表化的载体前体的温度为400℃至1200℃。

在一个具体实施方式中，步骤B）在步骤C）之前在烘箱或熔炉中进行，优选地在空气下0优选地在受控气氛下进行。

在一个实施方式中，在步骤C）中，将仪表化的载体前体安装在对象的前体上或对象的前体中，并且在步骤B）中，在将陶瓷基质前体转化为陶瓷基质和对象的前体的同时固结仪表化的载体前体，以将其转化为所述对象。

在一个实施方式中，在步骤C）中，优选地采用板的形式的仪表化的载体或仪表化的载体前体被布置在以下之间：

- 所述测量部件，与

- 对象或对象的前体。

当然，各个主要方面的特征可以结合。优选地，各个主要方面的特征进行结合。

不管主要实施方式如何，根据本发明的玻璃制造熔炉的波导阵列还可以具有以下可选和优选特征中的一个或多个：

- 波导阵列至少部分地、优选地完全地位于：

- 耐火背层内，该耐火背层位于由限定对象的热面的耐火砖的组装件形成的第一层的后面，或

- 所述背层的耐火子层内；

- 波导的测量部件、并且优选地每个波导的测量部件位于所述背层中或所述背层的子层中，优选地在阻挡子层的后面；

- 所述子层是：隔绝子层，该隔绝子层与对象的冷面接触，并且用于限定衬里的热分布；或优选地是阻挡子层，该阻挡子层用于在熔炉（特别是熔炉的底部）被穿透的情况下中和熔融玻璃；

- 优选地，当对象是熔炉的底部时，波导的测量部件、并且优选地每个波导的测量部件位于阻挡子层和隔绝子层之间；

- 阵列的波导的测量部件、并且优选地阵列的每个波导的测量部件延伸到壳体中，壳体优选地采用孔口的形式，孔口形成于对象中并且限定用于所述波导的热膨胀的空间；

- 用于热膨胀的空间被配置为使得在使用时波导的测量部件不会由于温度变化导致的对象和所述测量部件的维度的变化而被对象压缩；

- 优选地，壳体的等效直径与测量部件的等效直径的比率大于1.05、优选地大于1.10、优选地大于1.20，和/或小于3.00、并且优选地小于2.50；

- 所述壳体是孔口，孔口的直径小于其中放置有所述测量部件的所述层或子层的厚度；

- 所述孔口的直径小于所述层或子层的厚度的70%、或甚至小于50%；

- 不包括弯曲的波导的、优选地每个波导的测量部件至少部分地、优选地完全平行于另一波导的测量部件；

- 阵列的至少一个波导的测量部件、并且优选地每个波导的测量部件不包含弯曲；

- 任何两个波导的测量部件之间的最大距离小于200cm；

- 多个波导的多个测量部件一起形成在弯曲或平坦表面（优选平坦表面）上延伸的网；

- 所述网的测量部件彼此间隔大于lcm、大于5cm、大于10cm、大于20cm，和/或小于100cm、小于80cm或小于50cm的距离；

- 网的所述测量部件彼此平行或交叉而不彼此接触；

- 熔炉包括多于1个、多于2个、优选地多于3个、优选地多于5个所述网，所述网优选地彼此平行，优选地平行于热面，并且优选地在垂直于热面的方向上规律地间隔开，两个连续的网之间的距离优选地小于10cm、5cm或2cm，这有利地允许评估通过对象的热通量；

- 阵列的至少一个测量部件，并且优选地超过一半的测量部件在使用时在垂直于熔融玻璃的流动方向的方向上延伸；

- 阵列的波导的测量部件的曲率半径，并且优选地阵列的每个波导的曲率半径在每个点处是所述测量部件的等效直径的至少3倍、优选地至少5倍、并且优选至少10倍以上；

- 阵列的波导、并且优选地每个波导显露于对象的冷面（与热面相对的面）上或显露于对象的比所述热面冷的侧面上（特别地当对象是熔炉的底部时）。

本领域技术人员知道如何限定用于测量部件的壳体的维度，以为热膨胀预留合适的空间。例如，在熔炉底部的情况下，他们将考虑底部的热梯度、板坯和测量部件的热膨胀系数及其维度。

壳体的维度还被设计成使得对象和波导可以彼此独立地膨胀，并且特别地使得对象的伸长或缩回不会对波导施加应力，或相反。

不管主要实施方式如何，阵列的波导、优选地每个波导也可以具有以下可选特征和优选特征中的一者或多者：

- 波导满足瑞利（Rayleigh ）散射的条件，这使得其更容易定位反射的基础二次回波的区域；

- 至少在测量部件中，至少一个间隔件被布置在两个相邻的垫之间，并且优选地被布置在每对两个相邻垫的垫之间，该至少一个间隔件由比垫的材料更容易变形的电隔绝材料制成；

- 所述间隔件、并且优选地每个所述间隔件：

- 由可弹性压缩材料以弹簧的方式制成，和/或

- 包含有机材料和/或由有机材料组成，优选地聚合物材料，例如基于聚乙烯或硅酮的聚合物材料，优选选自弹性体、热塑性材料和可热收缩材料，并且例如采用泡沫或胶黏料的形式；

- 测量部件和/或波导的长度大于1米、优选地大于2米、优选地大于3米、或甚至大于10米，和/或小于30米、并且优选地小于20米；

- 传输部件的长度优选地大于0.1米，和/或小于5米、或甚至小于2米；

- 第一电导体和第二电导体是平行的，这允许实现稳健性、效率和低成本；

- 第一电导体和第二电导体是同轴的，这限制了体积并增加了导体间距离的稳定性，电介质材料将两个同轴导体保持在适当位置；

- 第一电导体和第二电导体是直线的，这有利于整合到对象中；

- 所述第一导体和第二导体的等效直径大于0.4mm、大于0.5mm、优选地大于1mm，和/或小于50mm、优选地小于20mm、优选地小于10mm、并且优选地小于5mm，这允许改善信号质量（低衰减），同时降低对象变得弱化或断裂的风险；

- 第一电导体和第二电导体通过属于对象、并且例如属于电隔绝层的电介质材料彼此分隔；

- 第一电导体和第二电导体包含耐火金属或金属合金，或优选地由耐火金属或金属合金组成，耐火金属或金属合金例如为在高达800℃下可用的银，或在高达1100℃下可用的inconel（例如合金625和合金690），或在高达1425℃下可用的如由Kanthal供应的FeCr（例如Kanthal APM），或优选地选自铂、钨、金、钯、铑、钌、铱的贵金属或这些元素的合金，铂可能被掺杂，优选掺杂有0.001%至5%的锆、铪、钙、镁或钇的氧化物；

- 电介质材料将第一导体和第二导体分隔，其包含以下氧化物或由以下氧化物组成：选自Al、Zr、Mg、Ca、Ti和Si的至少一种元素的氧化物；

- 在测量部件使用时的环境的温度范围内，优选地在20℃至1000℃之间，制成第一电导体和第二电导体的材料具有小于10微欧姆·米的电阻率；

- 分隔第一导体和第二导体的电介质材料在25℃和大气压下（优选地在1MHz下测量）具有相对于真空的大于3和/或小于30并且优选地小于15的介电常数或相对电容率；

- 电介质材料包含选自Al、Zr、Mg、Ca、Ti和Si中的至少一种元素的氧化物；

- 测量部件的至少一部分，优选地至少在波导不在对象内部的部件的区域中的部分，由保护构件保护，该保护构件例如采用管或穿孔砖或开槽砖的形式，并且优选地为保护性覆层，优选地为陶瓷覆层，部分地并且优选地完全地包围所述测量部件；

- 所述保护性覆层由选自Al、Zr、Mg、Ca、Ti和Si中的至少一种元素的氧化物制成；

- 波导在其两端中的每一端处连接至询问器；

- 波导显露于对象的冷面（与热面相对的面）上或显露于对象的比所述热面冷的侧面上；

- 第一导体和第二导体被固定至板状载体（该板状载体优选地由陶瓷基质复合材料形成），优选地通过界面层或耐火细丝、钉或带固定，或被整合到所述复合材料中。

无论主要实施方式如何，由比垫的材料更容易变形的材料制成的至少一个间隔件优选地被布置在两个相邻垫之间。优选地，至少在测量部件中，间隔件被布置在每对相邻的垫的垫之间。优选地，间隔件的材料是以弹簧的方式可弹性压缩的。间隔件，并且优选每个间隔件，优选地采用弹簧的形式或垫圈的形式。间隔件，并且优选地每个间隔件，包含以下材料或由以下材料组成：有机材料、优选地聚合物材料、优选地热塑性材料或热收缩材料、或聚合物泡沫。

优选地，在测量部件中，间隔件穿设在第一电导体上和/或第二电导体上。

在垫之间插入间隔件有利地使得可以保证所述垫之间的最小间距，特别是当所述波导是弯曲的时。特别地，间隔件限制了当波导被缠绕到例如心轴上或缠绕成线圈时（考虑到其运输）以及当波导被放置在其使用位置时的断裂风险。

不管主要实施方式如何，询问器还可以具有以下可选特征和优选特征中的一者或多者：

- 询问器被配置为基于对响应信号的分析来确定对象的温度、磨损水平和/或磨损率；

- 询问器被配置为预测熔融玻璃穿透或浸入对象的发生，或衬里的突然移动或劣化；

- 熔炉优选地包括至少一个热电偶，至少一个热电偶被布置在距波导（优选地距每个波导）小于10cm处，例如布置在当熔炉在使用时熔炉的温度在500℃至1500℃之间的区域中，以校准所述波导以进行间接温度测量。

本发明还涉及一种用于监测根据本发明的玻璃制造熔炉的对象的状态的方法，所述方法包括以下步骤：

a. 制造根据本发明的玻璃制造熔炉；

b. 对于每个波导，控制与波导连接的询问器，使得询问器通过所述波导的输入端注入询问信号；

c. 分析响应信号，以确定与所述波导的测量部件的区域中的对象的状态有关的信息。

根据一个特定实施方式，与对象的状态有关的信息是耐火材料的剩余厚度或对象上的一个或多个点处的温度。

附图说明

通过阅读以下详细描述并研究附图，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚，其中：

[图1]图1示出了玻璃制造熔炉的示意性半截面；

[图2]图2示意性地示出了处于使用位置的根据本发明的监测设备的一个示例；

[图3]图3示出了包括垫珠的波导的各种可能的实施方式；

[图4]图4示出了从上方观察的根据本发明的玻璃制造熔炉的底部；

[图5]图5以横截面示出了玻璃制造熔炉的底部的常规结构；

[图6]图6以横截面示出了在第一优选实施方式中的根据本发明的玻璃制造熔炉的底部；

[图7]图7以横截面示出了在第二实施方式中的根据本发明的玻璃制造熔炉的底部；

[图8]图8以横截面示出了在一个优选实施方式中的根据本发明的玻璃制造熔炉的顶部中的波导的阵列；

[图9]图9示出了响应信号的一个示例；

[图10]图10示出了根据本发明的一个实施方式的并入测量部件的载体板；

[图11]图11示出了根据本发明的另一实施方式的并入测量部件的采用板形式的载体；

[图12]图12示出了通过在测量部件周围卷绕载体前体来制造载体。

在各个附图中，相同的附图标记用于指示相同或相似的元件。

具体实施方式

定义

“对象”是指熔炉的配备有监测设备的耐火部件。对象优选地是熔炉的衬里或所述第一层（从熔炉内部看）的元件，其通常通过组装砖获得，例如为炉膛的侧壁、顶部或底部）。第一耐火层通常由融合材料或致密烧结材料制成，以对温度耐受，而且也对熔融玻璃和/或其蒸气的腐蚀耐受。

“热面”是对象的暴露于熔炉中的空间的面，该空间在使用中容纳熔融玻璃或用于容纳熔融玻璃。热面可以或者用于与熔融玻璃和/或熔融玻璃上方的气体环境接触。因此，热面是对象的经受或用于经受最高温度的面。玻璃熔融炉膛的侧壁的所有砖的热面广义上也可以认定为“热面”。底部的上表面也可以认定为“热面”。形容词“热”是为了清楚起见使用。

常规地，对象的“厚度”是其在垂直于其热面的方向上或在“深度”方向上测量的维度。例如，对于与熔融玻璃接触的炉膛侧部砖，厚度在指向熔融玻璃浴的基本水平的方向上测量。对于熔炉底部，厚度在竖直方向上测量。

当两个物体的至少80%、优选地至少90%的组分相同时，它们具有“基本上相同的组成”。

混凝土通常由一组通过基质粘合的粗颗粒组成，粗颗粒的尺寸大于50μm，通常在50μm至25mm之间，所述基质确保粗颗粒之间的基本上连续的结构。基质由尺寸小于或等于50μm的“基质颗粒”组成。

活化是使大部分新鲜混凝土固化的过程。新鲜混凝土通常由被水或另一液体润湿的包含水硬性粘合剂的颗粒混合物以及优先地另外的超过3wt%的水产生。为了成形，如果混合物不是自压实的，则新鲜混凝土优选地被浇铸、振动浇铸，或者甚至被喷射。

“水硬性粘合剂”是指在活化时通常在室温下导致水合固化和硬化的粘合剂。水泥是水硬性粘合剂。矾土水泥是水泥的一个示例。铝酸钙水泥是矾土水泥的一个示例。

耐火“捣打混合物”是含有化学和/或陶瓷和/或有机粘合剂的耐火混合物，其通常（有可能在润湿后）通过手工或使用合适的机械手段进行捣打或压实或捣实来成形。优选地，颗粒混合物是非润湿的（“干”法）或用小于3wt%的水润湿的。

“载体”是添加至对象的构件，并且一个或多个波导的测量部件被布置在载体上或载体中。载体物理地保护测量部件，优选地产生基础不连续点，并且优选地允许测量部件滑动，特别是在温度的影响下。

当载体或载体前体承载至少一个波导的测量部件时，载体或载体前体有时被认定为“仪表化的”。

板通常具有两个基本上平行的主面，两个主面之间的厚度通常小于主面的宽度的1/2、或甚至小于1/3、或甚至小于1/5、或甚至小于1/10、或甚至小于1/100。板可以是平面的或弯曲的。板状载体的形状优选地被配置为与其用于被固定至的对象的形状相匹配。

“陶瓷基质复合材料”或“CMC”通常是指由通过陶瓷基质粘合在一起的纤维和/或细丝构成的产品，优选地，陶瓷基质占CMC的至少30vol%。纤维和/或细丝的选择取决于陶瓷基质复合材料必须放置的环境，特别是取决于温度、腐蚀、热循环和膨胀方面的条件，以及取决于待配备的熔炉的耐火部件的性质。

为形成增强基质的结构的纤维和/或细丝所选择的布局取决于陶瓷基质复合材料所需的形状，以及将波导必须固定到其上的简便程度。例如，纤维的纺织物或网的堆叠非常适合于简单的板，细丝缠绕非常适合于具有旋转几何形状的板，并且细丝放置非常适合于大维度的复杂形状。

陶瓷基质复合材料通常通过加热，优选地加热至超过600℃，并且优选地加热至超过700℃，并且优选地通过烧结来制造。

纤维和/或细丝通常采用织物的形式。CMC则可以认定为“陶瓷基质织物”。

织物可以是：

- 纤维或细丝的有序的二维结构，特别是针织物、编织物或纺织物，或

- 纤维或细丝的随机二维结构，该随机结构不是优选的。

特别地，织物不同于纤维垫，纤维垫的纤维或细丝的组织在空间的所有三个维度上都是随机的。

“纤维”是其长度比其等效直径大5倍以上的细丝。纤维的“直径”是与其中间长度处的横截面相同面积的圆盘的直径。

“细丝”是纤维的集合体，其在横截面中包含多于10根并且优选地少于500000根纤维，并且细丝的长度大于其直径的5倍以上。

“细丝状”是指“具有细丝的一般形状”。例如，线缆具有细丝状形状。窄条或“带”被认为是细丝状的。具有细丝状形状的物体的长度优选地为其宽度（即，该物体在垂直于其长度方向的平面中的最大维度）的10倍、100倍或1000倍或10000倍以上。

“波导”是指与对象不同的细丝状传输线，其能够引导衍生自非常高频的电信号的电磁波，以通过电时域或频域反射法进行测量。波导通常包括至少两个电导体，它们彼此电隔绝并且在波导的长度方向上延伸。询问信号通常是所述电导体之间的电势差的变化。询问信号在波导的输入端注入，然后以电磁波的形式传播。电阻抗的变化会引起这种波的部分反射。反射的响应信号也是电导体之间的电势差的时间相关变化。

术语“回波”用于表示被以下反射的响应信号的部分：

- 不连续点（二次回波），

- 波导的输入端，其中波导的连接器被连接至询问器（发射回波），或

- 波导的输出端（终端回波4 -参见图9）。

因此，二次回波是对询问信号的不连续点的响应。二次回波可以是“噪声”二次回波5、“基础”二次回波6或“硬性”二次回波7（图9）。

噪声二次回波是幅度小于或等于终端回波的幅度的0.5%，并且优选地大于终端回波的幅度的0.0001%、优选地大于终端回波的幅度的0.01%并且优选地大于终端回波的幅度的0.1%的二次回波。噪声二次回波通常由波导中的缺陷引起的“噪声”不连续点产生，特别是在波导的制造期间产生的缺陷。

由于噪声二次回波具有低幅度，因此噪声二次回波被非常快速地衰减。在许多情况下，噪声二次回波无法准确监测与测量相关的变化，例如当温度升高或湿度高时。

基础二次回波是由“基础”不连续点生成的二次回波，该不连续点通常由对波导进行的有意改变（例如，通过纹理化或添加垫）产生。优选地，基础二次回波的幅度小于终端回波的幅度，并且优选地小于终端回波的幅度的90%、优选地小于终端回波的幅度的70%、优选地小于终端回波的幅度的50%、并且优选地小于终端回波的幅度的30%。当测量部件的长度小于10米时，基础二次回波的幅度优选地大于终端回波的幅度的0.5%，优选地大于终端回波的幅度的1%且小于终端回波的幅度的30%。

基础二次回波的幅度可以大于由波导的输出端反射的终端回波的幅度的2%、3%或5%，或甚至10%。

硬性二次回波是幅度大于或等于终端回波的幅度的30%的二次回波。硬性二次回波通常由“硬性”不连续点隔离和生成，“硬性”不连续点通常由波导结构中的显著或突然变化产生，例如由波导的意外劣化（例如由于开裂（非断裂））产生。这种硬性局部不连续点不允许通过分析硬性二次回波来测量除了硬性不连续点的位置之外的对环境的干扰或改变。因此，硬性局部不连续点不允许在测量部件的整个长度上测量变化。

然而，发明人最近进行的研究证明，如果每米波导测量部件的生成硬性二次回波的不连续点的数量为大于10个、大于15个、大于20个、大于30个、大于40个、大于50个，并且优选地小于10000个，并且如果这些不连续点随机分布，则由不连续点生成的硬性二次回波可以形成可以用于通过电时域或频域反射法来监测熔炉的部件的状态的基础二次回波。

“不连续点”或“阻抗不连续点”是波导的一部分，其能够响应于询问信号反射特定回波，优选地采用电势的小变化的形式。当不连续点的阻抗变化时，并且特别是当其经受其局部环境（即，在不连续点的区域中）的性质的改变时，该回波被改变。

特别地，当波导的形状和/或局部温度和/或局部环境（即，在不连续点周围）的性质被改变时，不连续点的阻抗会被改变。如果导致不连续点改变的因素中的仅一者发生变化，例如局部温度发生变化，则因此在阻抗（以及因此回波）与该因素的值之间将具有关系。

特别地，不连续点可以由波导的结构和/或组成的局部变化产生，并且特别地由波导的导体中的一者和/或布置在所述导体之间的介电体的局部变化产生。

“牺牲性覆层”是指能够至少部分分解的覆层，优选由于热处理分解。

为了清楚起见，在用于在使用中被保存的保护性覆层与牺牲性覆层或“临时性”覆层之间进行了区分，牺牲性覆层用于形成用于波导的热膨胀的空间，因此牺牲性覆层用于被去除。

波导或测量部件或导体或壳体的等效直径分别是该波导管或该测量部件或该导体或该外壳的最大横截面直径，考虑了分别沿着该波导或该测量部件或该导体或该壳体的每个横截面（即垂直于纵向方向的截面），对横截面所测量的横截面直径是具有与该横截面相同面积的圆盘的直径。

当横截面保持不变时，等效直径因此等于横截面直径，而与所讨论的横截面无关。

“弯曲部”是测量部件的这样的区域，其中所述测量部件在小于80cm的长度上的方向改变超过45°。

元件的“前体”是在熔炉制造过程中转化为该元件的物体。例如，对象的预成型件是对象的前体，其在烧结期间转化为对象。

“预成型件”是指是由颗粒混合物成型或预制的构件，颗粒混合物例如为混凝土（通常通过铸造和振动）或捣打混合物（通常通过捣打），并且用于通过热处理和例如通过烧结来夯实。用于制造预成型件的方法是本领域技术人员公知的。通常，将耐火粉末的颗粒与临时粘合剂混合，并将混合物形成所需的形状。

形容词“第一”和“第二”仅仅是为了表述清晰而使用。

除非另有说明，“导体”指示波导的第一电导体或第二电导体。

“局部”或“局部地”用于限定仅与波导的一部分有关的特征或动作，例如与小于5cm、1cm或1mm的长度的一部分有关的特征或动作。因此，性质的“局部”变化是指该性质的值在该部分内变化，例如变化大于5%或大于10%。该变化可以例如小于500%。

通常，“陶瓷材料”是指既不是金属也不是有机物的材料。在一个优选实施方式中，氧化物玻璃和碳（各种形式，无论是否结晶）被认为是陶瓷材料。

术语“包括”、“包含”和“具有”应当被广义地和非限制性地解释。

详细描述

本发明利用电时域反射法（E-TDR）或电频域反射法（E-FDR）的公知原理。

通常，发射器向导电介质中发射采用脉冲形式的询问信号。导电介质返回反射的响应信号，然后分析反射的响应信号以从其推断出关于导电介质的信息。

特别地，测量部件经受的温度取决于对象的环境，特别是熔融玻璃或其蒸气，但也取决于将对象与该环境分隔的材料的厚度。当对象上的某点处的厚度减小时，测量部件可以看到其接收询问信号时的局部反应发生变化。

这种局部反应使得询问器可以被告知以对象的厚度的减小，或甚至被告知以熔融玻璃在有问题的点处穿透到对象中。

监测设备

电磁波导

波导12（图2）采用传输线的形式，例如条或线缆的一般形式，其从输入端12e延伸至输出端12s。波导12包括：

- 测量部件14，其包括用于测量的不连续点，以及

- 传输部件15，其用于将测量部件14连接至询问器18。

测量部件被设计为对其在使用中所经受的温度耐受，并且优选地耐受200℃的温度，并且优选地耐受300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃或1200℃的温度。

波导的长度，以及优选地测量部件的长度，优选地大于1m、优选地大于2m、优选地大于5m、优选地大于10m、大于15m、大于20m，和/或小于200m、或甚至小于100m、优选地小于50m。

优选地，导体，并且优选地每个导体，或甚至波导具有小于10mm、小于5mm，和/或优选地大于0.4mm、优选地大于0.5mm、优选地大于1mm的：

- 等效直径，或

- 对于采用条带形式的导体或波导，厚度。

波导包括第一电导体12₁和第二电导体12₂，第一电导体12₁和第二电导体12₂例如采用包括一根或多根导线的线缆、线缆组件或条带的形式。

每个导体具有：

- 输入端（即，位于波导的输入端处），其电连接至询问器18的相应终端；以及

- 位于波导的输出端处的自由输出端。

输出端不彼此电连接，因此导体不会形成电路（如电阻测量设备中，直流或交流电流流过的电路）。

导体的材料优选地为诸如Al、Cu的导电金属或钢或金属合金。导体的材料也可以是陶瓷或金属陶瓷。特别地，对于高温环境的应用，导体可以由以下制成：

- 英科耐尔合金（例如合金625和合金690），其可在高达1100℃下使用，

- 铂，

- 由Kanthal供应的FeCr（例如Kanthal APM），其可在高达1425℃下使用，

- 钨，

- 铑，

- 钌，

- 钯，或

- 铱。

由涂覆有导电耐火氧化物SnO₂或Cr₂O₃-MgO尖晶石或钙钛矿或类金属碳化物或金属的金属制成的导体可以适用于非常高的温度。

优选地，导体的材料是贵金属，优选地选自铂、金、钯、铑和铱。

在环境的温度范围内（优选地在20℃至1000℃之间），第一导体和第二导体的的电阻率优选地小于10 ohm.m。

根据第一实施方式，每个导体由线缆形成，该线缆由一根或多根导线形成。第一导体和第二导体是非同轴的，并且通过电介质隔绝件保持彼此远离，该电介质隔绝件的电阻率优选地为导体的电阻率的10倍、50倍、100倍或1000倍以上。

根据第二优选实施方式，波导由同轴线缆形成，例如具有BNC连接器的同轴线缆，其包括形成第一导体的内部导线或套管和形成第二导体的外部套管，这两个套管通过电隔绝中间套管分隔。优选地，中间套管的材料包含选自Al、Zr、Mg、Ca、Ti和Si中的至少一种元素的氧化物，并且优选地由选自Al、Zr、Mg、Ca、Ti和Si中的至少一种元素的氧化物组成。

在一个实施方式中，所述波导由至少两个线性导体形成，优选铂线缆，例如由Ogussa供应的FKS铂线缆，该至少两个线性导体平行放置并且间隔开大于1mm、优选地大于2mm，和/或优选地小于20mm的距离。耐火垫珠，优选氧化铝垫珠，被穿设到导体上，优选地穿过第一导体和第二导体所穿过的第一通孔和第二通孔。

波导的长度以及优选地测量部件的长度，优选地大于1m、优选地大于2m、优选地大于3m、或甚至大于10m，和/或小于30m、或甚至小于20m。

两个导体优选地平行，可选地，除了在不连续点的区域中。平行结构中可能会形成的局部缺陷，从而产生不连续点，特别是基础不连续点。

保护性覆层

优选地，特别是在被固定到或整合到载体（优选为板的形式）之前，波导和/或每个导体可以被插设到保护性覆层中，其可选地是分段的，以保护导体免受热和/或腐蚀和/或化学侵蚀。

保护性覆层可以特别地由陶瓷制成，特别是氧化铝，特别是对于温度大于400℃的环境。

保护性覆层优选地由热膨胀系数与导体的材料基本上相同的材料制成。

优选地，波导的热膨胀系数，优选地至少测量部件的热膨胀系数，与对象的容纳测量部件的部分的热膨胀系数基本上相同（+/-20%，优选+/-10%）。

所述保护性覆层可以是直的或弯曲的，并且围绕测量部件延伸。该覆层可以用于使测量部件或甚至传输部件具有弯曲形状。

载体

波导，特别地至少测量部件，也可以固定到载体40（参见图10或图2）上，优选地是采用板形式的载体，载体本身与对象30接触。

给定的载体，特别是采用板形式的载体，可以承载多个测量部件，或甚至波导阵列的所有测量部件。

载体优选地至少部分地由通过陶瓷基质粘合在一起的细丝和/或纤维形成的材料制成（以形成所谓的“陶瓷基质复合材料”）。

纤维和/或细丝以及陶瓷基质的选择将取决于陶瓷基质复合材料必须放置的环境，特别是取决于温度、腐蚀、热循环和膨胀方面的条件，以及取决于待监测的对象的性质。

陶瓷基质复合材料的热膨胀系数可以使用本领域技术人员公知的技术来调节，特别是通过调整陶瓷基质复合材料的组成来调节。

优选地，如使用ASTM C1341-13中规定的3点加载几何形状所测量的，陶瓷基质复合材料的屈服强度大于3MPa、优选地大于6MPa、并且优选地大于10MPa。有利地，由此改善了其机械强度，特别是其抗冲击强度。

例如，纤维或细丝的纺织物或网的堆叠非常适合于简单的板，细丝缠绕非常适合于具有旋转几何形状的板，并且细丝状放置非常适合于大维度的复杂形状。

当对象属于或形成炉膛的侧壁时，载体是特别有用的。

为纤维或细丝选择的布局取决于陶瓷基质复合材料所需的形状，以及必须将导体固定到陶瓷基质复合材料上或将导体插入到其中的简便程度。陶瓷基质复合材料的抗压碎强度优选地大于5MPa、优选地大于10MPa，和/或在20℃至500℃之间的热导率大于2.0 W.m^-1.K^-1。

优选地，陶瓷基质复合材料包含以重量百分比计大于80%、大于90%、大于95%或基本上100%的一种或多种以下的氧化物：Al₂O₃、ZrO₂、HfO₂、Cr₂O₃、MgO、CaO和SiO₂。

在一个实施方式中，陶瓷基质复合材料具有以下以氧化物的重量百分比计的化学组成，使得Al₂O₃ + SiO₂> 80%、优选地大于85%、优选地大于90%、或甚至大于95%。

在一个实施方式中，基质包含并且优选地由以下组成：就其重量的大于80%、大于90%、大于95%并且优选地基本上100%而言，选自由Al₂O₃、ZrO₂、Cr₂O₃、MgO、CaO和SiO₂组成的组的一种或多种化合物。

优选地，纤维或细丝的体积占CMC材料体积的大于25%、优选地大于30%、优选地大于40%、优选地大于50%、优选地大于60%，和/或小于70%，忽略其孔隙率，达到100%所需的补足物由将所述纤维粘合在一起的陶瓷基质形成。纤维的直径，即对于所有纤维平均的沿纤维中点测量的直径，优选地在3微米至30微米之间，并且优选地在5微米至25微米之间。

优选地，载体采用（平面的或非平面的）板的形式，并且在其主面之间具有优选地恒定的平均厚度，平均厚度优选地小于40mm、优选地小于32mm、优选地小于28mm、优选地小于22mm、优选地小于20mm、或甚至小于18mm或15mm或10mm，和/或优选地大于1mm、优选地大于2mm、或甚至大于3mm、或大于5mm。

载体的主面的表面积优选地大于100cm²、优选地大于200cm²、优选地大于300cm²、优选地大于400cm²，和/或小于20000cm²、优选地小于15000cm²、或甚至小于10000cm²。

在一个实施方式中，载体在抵靠对象安装之前采用卷的形式。在一个实施方式中，载体被固定至对象的冷面，并且优选地，载体包括有孔的区域，即多个孔口穿过的区域，以促进与冷面的热量交换。

对象可以特别地是由致密的、融合的或烧结的砖形成的第一层。

在一个实施方式中，载体粘合至对象的冷面。优选地，用于将波导固定至载体和/或将载体固定至对象的粘接剂选自陶瓷粉末和粘合剂的混合物，其优选地以液体形式施加。

优选地，粉末是氧化铝和/或二氧化硅和/或莫来石的粉末。优选地，粘合剂选自胶体二氧化硅、硅酸钠、有机树脂、有机粘接剂及其混合物。使用的粘接剂也可以是商业粘接剂，例如来自Unifrax公司的Fixwool Adhesive FX。

在一个实施方式中，波导的测量部件嵌入陶瓷基质复合材料或所述陶瓷基质复合材料的前体内，并且优选地夹持在两个所述复合材料的织物之间。

根据第一特定实施方式，波导的测量部件借助于界面层固定至载体。界面层可以是包含热固性、热塑性或弹性体聚合物的粘接剂，特别当容纳载体的对象的面（特别是冷面）的温度小于或等于400℃时。

在一个实施方式中，波导的测量部件借助于耐火细丝、钉或带被固定至载体。

在图11所示的一个实施方式中，测量部件的第一导体和第二导体被整合到陶瓷基质复合材料的细丝布置或所述陶瓷基质复合材料的前体的细丝布置中，例如作为纬向细丝、经向细丝或针织细丝整合。第一导体和第二导体基本上平行并以预定距离分开。优选地，分隔导体的距离大于0.3mm、优选地大于0.4mm、优选地大于0.5mm，且小于30mm、优选地小于10mm、优选地小于5mm、并且优选地小于3mm。

为了保持两个导体之间的距离，可以在波导的第一导体和第二导体之间插设由电介质材料制成的至少一根细丝或甚至多根细丝。在一个实施方式中，给定的载体可以承载各种波导的多个测量部件。

在一个实施方式中，测量部件在载体制造期间被容纳在并入载体的陶瓷保护性覆层中，或在所述载体制造期间或之后容纳在形成于载体中的通道中。

间隔件

无论实施方式如何，两个导体之间可以通过插设电介质隔绝件25或“间隔件”来避免直接的电接触，电介质隔绝件25或“间隔件”例如由云母、云母衍生物、钛、钡、莫来石、堇青石或氧化铝制成。

电介质隔绝件可以是一件式的或由多个电介质垫的组装件组成。优选地，电介质垫插设在导体之间，垫优选地采用穿设至至少一个导体上、并且优选地两个导体上的垫珠的形式。

将在说明书的剩余部分中更详细地描述该垫。

两个电导体之间的预定距离优选地基本恒定。

当第一导体和第二导体被整合到陶瓷基质复合材料的织物中并形成织物的构成细丝（例如纬向细丝或经向细丝）时，间隔件可以由电介质材料制成的细丝形成，该细丝也可以是织物的构成。例如，如果第一导体和第二导体是纬向细丝或经向细丝，则它们可以由分别由电介质材料制成的一根或多根其他纬向细丝或经向细丝（图11中的细丝25）分隔。

不连续点

每米波导测量部件的不连续点的数量、特别是基础不连续点的数量优选地大于10个、大于15个、大于20个、大于30个、大于40个或大于50个，和/或小于10000个、小于1000个、小于500个或小于100个。因此有利地，可以在测量部件的基本上整个长度上并且以良好的精度评估测量部件的环境的性质。

优选地，沿着波导12的任何两个连续不连续点24之间的距离，特别是任何两个连续的基础不连续点之间的距离小于询问信号的波长的1/100（询问信号的波长等于询问信号的传播速度（对于电磁波大约为200000 km/s）除以询问信号的频谱中最高峰的频率）。

该距离优选地大于10mm、15mm或20mm，和/或小于100mm或50mm。

由此有利地提高了由询问器传递的消息的灵敏度。

使用反映电势的小变化的不连续点使得可以避免对产生大的不连续点的需求，大的不连续点将易于较强地减弱询问信号，并且因此阻碍波导的测量部件的整个长度被监测。优选地，大于50%、优选地大于80%、并且优选地大于90%的不连续点反射基础二次回波和/或噪声二次回波，并且优选地反射基础二次回波。

利用这些小的随机电位变化的做法与电反射测量法的发展相悖，因为这些变化被认为是有害的。优选地，向波导中随机添加不连续点。

不连续点是可变的，即，当它们接收相同的询问信号时，它们并不都反射相同的回波。还优选地，不连续点的变化，特别是基础不连续点的变化是随机的。

不连续点24，特别是基础不连续点，可以通过改变一个或两个导体和/或电介质隔绝件和/或制造它/它们的材料的表面来获得，例如通过磨损或通过化学蚀刻，或通过向材料添加掺杂剂，或通过添加垫改变表面来获得不连续点。

在一个实施方式中，波导由同轴线缆形成，例如由具有BNC连接器的同轴线缆形成，其包括形成第一导体的导线和形成第二导体的外部套管，这两个套管通过采用电隔绝中间套管形式的间隔件分隔。通过改变绝缘套管的表面光洁度，例如通过产生粗糙度，可以产生不连续点24，特别是基础不连续点。另一种方式包括在外部套管上产生随机不连续点，特别是基础不连续点，例如通过磨损产生（而不中断外部套管内的电传导）。

在一个实施方式中，一些不连续点，特别是基础不连续点，是间隔件表面上的不规则性，该不规则性优选地面向导体形成，并且优选地在与导体接触的间隔件的至少一个区域中形成。有利地，对所述区域进行纹理化使得可以生成随机的不连续点。

还可以通过改变电介质隔绝件25的表面光洁度（纹理化），例如通过产生粗糙度，例如通过磨损来产生不连续点24，特别是基础不连续点，其优选地是随机的。

优选地，纹理化包括产生高度大于0.05mm、优选地大于0.1mm、优选地大于0.2mm、优选地大于0.4mm、优选地大于0.5mm、或甚至大于0.8mm，和/或小于3mm、小于2mm或小于1mm的浮凸。

浮凸的密度，即每纹理化单位面积（特别是电介质材料的表面的单位面积和/或所述第一电导体和第二电导体中的至少一者的表面的单位面积）上浮凸的数量优选地大于1个/10000mm²、优选地大于1个/1000mm²、优选地大于0.5个/100mm²（或0.5个/cm²），和/或小于10个/mm²、优选地小于1个/mm²、或优选地小于1个/10 mm²（或10个/cm²）。

两个电导体之间的预定距离优选地基本恒定。两个导体优选地平行，可选地，除了在不连续点的区域中。可能会形成平行结构中的局部缺陷，从而产生不连续点，特别是基础不连续点。

优选地，通过改变以下距离来产生基础不连续点：

- 两个电导体之间的距离，或

- 一方面第一电导体和/或第二电导体与另一方面的所述载体的电介质材料之间的距离，该距离在小于2mm、优选地小于1mm的测量部件的长度范围内的变化大于0.1mm。

优选地，为了产生不连续点，电介质垫被布置为与第一导体和第二导体接触。

电介质垫，特别是垫珠，可以具有沿着波导测量的大于10mm、15mm或20mm，和/或小于100mm或50mm的长度。

电介质垫，特别是垫珠，优选地具有大于1mm、2mm或3mm和/或小于10mm或5mm的宽度，即在横向于其长度方向的平面中的最大维度。

图3示出了电介质垫的各种可能的实施方式。特别地，图3示出了以下实施方式，其中：

- 垫珠23穿设在第一导体和第二导体中的仅一者上（3E）或第一导体和第二导体两者上（3A至3D）；

- 垫珠23穿设以形成保护性覆层27，保护性覆层27在两个第一导体和第二导体（3A至3D）分段（3A、3C至3E）或未分段（3B），以保护一个（3E）或两个导体；

- 穿设具有相同形状（3A、3D）或不同形状（3B、3C、3E）的垫珠23；

- 穿设表面以相同方式（3A至3C，3E）或不以相同方式（3D）纹理化的垫珠23；

- 一个或多个导体相对于每个垫珠23的轴线对称（3A、3B、3C、3D）或不对称（3E）；

- 一个或多个导体平行于（3A-3E）或不平行于每个垫珠23的轴线。

垫还有利于识别生成基础二次回波的区域，并且因此可以用作识别标记。

优选地，为了产生基础不连续点，还可以在第一电导体和第二电导体附近或周围或者在第一电导体和第二电导体之间改变载体的组成和/或结构。特别地，载体的组成和/或结构在小于1mm的测量部件的长度上的变化可以超过10%。例如，可以使载体的结构局部变形以产生凹陷或隆起，例如通过机械方式或通过局部熔融，和/或可以改变载体的组成。

载体可以是固定至波导的载体，例如固定至由CMC制成的载体。

例如，波导可以被固定至一载体，该载体不是均匀的材料质量，而是包含由于孔（通孔或隔离孔/盲孔）的存在而呈现的变化，这些孔例如源于载体中包含纺织织物。细丝的不规则连贯性造成了随机的基础不连续点。

例如，波导被固定至或嵌入到包括内含物的载体中，沿着测量部件设置的每个内含物（例如采用颗粒或纤维的形式）导致所述载体的组成的变化。

不连续点的随机分布

优选地，不连续点沿着波导不规则地分布。优选地，不连续点，特别是基础不连续点，沿着波导随机分布。

不连续点的分布或幅度的随机性质有利地避免了产生相同时段的二次回波的累积的风险，该累积有可能强烈地减弱询问信号。

电介质垫可以具有相同或不同的形状和/或尺寸和/或由相同或不同的材料制成。即使电介质垫看起来相同，也没有垫与另一个垫完全相同。

垫的形状和组成的变化，特别是垫珠的形状和组成的变化，以及垫珠相对于导体的位置的变化，使得可以生成随机化的不连续点。因此，可以随机地产生基础不连续点。

为了生成随机不连续点，特别是基础不连续点，在测量部件的第一导体和第二导体（例如作为纬向细丝、经向细丝或针织细丝）整合到由陶瓷基质复合材料制成的载体的细丝布置中的实施方式中，第一和第二导体和/或由电介质材料制成的其他细丝（或非导电细丝）可以例如通过磨损或化学蚀刻随机地改变。由电介质材料制成的细丝还可以或可替代地随机缠绕在第一导体和/或第二导体周围。由电介质材料制成的细丝和/或纤维和/或颗粒还可以或可替代地随机添加至织物中。除了上述其他可能性之外或作为上述其他可能性的替代，还可以在浸渍之前使具有可变尺寸或形状的颗粒或不均匀放置的颗粒与所述织物接触。在颗粒的尺寸或形状、施加的纹理或纤维的长度方面所做的选择允许产生随机的不连续点。

在用基质前体浸渍并随后固化以形成仪表化的载体之前，导体还可以或可替代地被布置为与不规则纹理化的纺织物或随机布置的纤维的毡接触。

瑞利散射的条件

波导优选地满足瑞利散射的条件。有利地，可以容易地定位具有反射的基础二次回波的区域。

优选地，基础不连续点24彼此间隔开一定距离，该距离是沿着波导测量的，该距离是参考波长的至少10倍、优选地至少15倍、并且优选地至少20倍。参考波长等于询问信号的传播速度（对于电磁波约为200000km/s）除以询问信号的频谱的最高峰的频率。

该距离可以特别地由电介质垫的长度限定，特别是穿设在波导上的垫珠的长度。为了生成足够的基础二次回波，垫的长度优选地根据参考频率（参考波长的倒数）来配置，以满足瑞利散射的条件。

例如，对于约15厘米的参考波长，长度小于3cm、优选地小于2cm或1cm的垫（例如垫珠）是非常合适的。例如，对于频率为1GHz的询问信号，穿设在铂丝上的长度小于10mm的氧化铝垫珠产生幅度较低的二次回波，而长度大于100mm的垫珠产生硬性二次回波。

在基础不连续点的情况下并且在瑞利散射的条件下，可以在大于1m、优选地大于2m、优选地大于5m、优选地大于10m、大于15m、或大于20m，和/或小于500m的长度上，例如在测量部件的整个长度上进行精确测量。

波导阵列

优选地，该阵列包括多个测量部件，这些测量部件优选地彼此平行并且平行于对象的热面，使得在配备面积上的不连续点的密度，优选地基础不连续点的密度为：每m²的热面面积大于3个、优选地大于10个、优选地大于50个、优选地大于100个、优选地大于500个、优选地大于800个不连续点，和/或小于1000000个、优选地小于500000个、优选地小于100000个、优选地小于50000个、优选地小于10000个、优选地小于5000个、优选地小于2000个不连续点。由此，提高了由询问器进行的分析的可靠性。

优选地，测量部件形成在弯曲或平坦表面（优选地平坦表面）上延伸的网，每个波导优选地连接至其自身的询问器。

波导阵列可以包括多于1个、多于2个、优选地多于3个、并且优选多于5个所述网，所述网优选地彼此平行并且优选地在垂直于组件的表面的方向上彼此规则地间隔开。

在图4中，示出了两个网32和34，在本情况中，这两个网用于配备熔炉底部41。

在一个实施方式中，至少两个波导在不同深度处交叉，该深度从热面垂直于热面测量。由于叠置的波导的特性是已知的，因此有利地可以限定在深度方向上的温度分布，和/或在热面的其下叠置有多个波导的每个点处评估的对象（例如熔炉底部）的厚度减小的程度。为此，中央计算机可以从各个询问器收集消息，并且由于波导的空间分布是已知的，因此从其推断出磨损分布。

询问器

波导的电导体的输入端电连接至询问器18或“反射计”。该询问器被配置为：

- 通过在波导的两个导体之间生成电势差的变化来注入询问信号；以及

- 分析响应于询问信号反射的响应信号。

询问器18通常包括收发器21和控制模块31（图2）。控制模块31通常包括处理器和存储器，计算机程序被加载到该存储器中。借助于该计算机程序，处理器能够控制询问信号的发射并分析接收到的反射信号，以识别由不连续点反射的回波。在一个实施方式中，分析由与询问器通信的分析计算机39执行。

询问器可以是例如耦合至示波器的电压发生器，从而允许接收和分析反射信号。询问器可以是配备有诸如“VNA软件”的软件的网络分析器，用于生成询问信号并分析反射信号。

在一个优选实施方式中，如图4所示，第一询问器18₁连接至波导的输入端。第二询问器18₂连接至波导的输出端。

因此，第二询问器接收由第一询问器注入的询问信号的未被波导的各个不连续点反射的部分。优选地，第二询问器也可以发送询问信号。两个询问器的存在有利地使得可以在波导断裂的情况下获得关于断裂区域的每一侧的信息。因此，这提高了设备的稳健性。

分析

由询问器进行的分析基于电时域反射法（E-TDR）或电频域反射法（E-FDR），它们是用于通过波导和询问器测量介质的状态变化的常规技术。

每个询问信号，优选地以脉冲或“狄拉克（Dirac）”的形式，通过在波导的两个导体之间生成电势差的变化来形成。后者返回响应信号，然后分析该响应信号，以由其推导出关于脉冲所穿过的介质的信息。在存在阻抗不连续点的情况下，例如，介质中的显著物理化学变化导致局部阻抗变化，则询问信号的一部分被反射回询问器，这允许识别和分析该变化。

询问信号可以采用任何形式的周期波的形式。询问信号可以重复。优选地，询问信号的最大幅度在0.1V至100 V之间，并且优选地小于10V，并且优选地小于1V。询问信号的频谱中的最高峰的频率优选地大于10kHz、优选地大于100kHz、优选地大于1MHz、优选地大于100MHz、优选地大于200MHz、优选地大于500 MHz、优选地大于1GHz，和/或小于50GHz、优选地小于30GHz、优选地小于20GHz、优选地小于10GHz、优选地小于6GHz、优选地小于4GHz。询问信号可以以信号列的形式发送，信号列优选地包括一系列周期性信号，其频率根据所讨论的周期性信号而变化。

询问信号的频率通常根据测量部件的长度定制。询问信号的波长通常短于波导的测量部件的长度。询问信号的波长与波导的测量部件的长度的比率优选为0.1至0.9、优选地0.1至0.5、并且优选地0.1至0.3。

优选地，波导的测量部件的长度不是询问信号的波长的倍数，以避免谐振的问题。

例如，对于在600℃或更高温度下的测量，对于10m至15m之间的波导的测量部件的长度，询问信号的频率可以是1GHz（对应于约20cm的波长）。

每个询问信号通过波导传播至导体的自由端。在每个不连续点，询问信号的一部分，即“回波”，被反射回询问器。所有反射的回波一起形成与询问信号相关联的响应信号，询问器分析该响应信号。

特别地，由波导的输入端反射的发射回波、由波导的输出端反射的终端回波、以及由波导的不连续点反射的一组不连续点回波是彼此不同的。不连续点回波的幅度较低，并且具有各种幅度和形状。

该询问器被编程为分析反射的信号，并且可能地比较这些反射的信号，以确定与波导的测量部件的区域中的对象的状态有关的信息，并且优选地相应地发射消息。

可以实施用于分析在电时域或频域反射法中使用的响应信号的任何技术，并且特别是在Baokai Chen等人2019 Meas. Sci. Technol. 30.015105的文章“Distributedtemperature sensing with unmodified coaxial cable based on random reflectionsin TDR Signal”或实际上Aurimas Dominauskas等人在期刊Composites Part A 38（2007）138-146中的文章“Electric time domain reflectometry distributed flow sensor”中描述的技术。

优选地，消息包含：

- 对象的物理状态的值，特别是剩余厚度或平均温度的值和/或代表沿着测量部件的温度偏差的值；和/或

- 所述值与先前情况的变化的值；和/或

- 影响对象的所述物理状态的缺陷或损坏的位置。

消息可以被发送至中央计算机和/或被呈现至操作者，例如在屏幕上和/或通过开启灯和/或通过发送听觉性信号。

在一个优选实施方式中，波导的至少一部分能够在其返回的响应信号中传递关于其由于对象的磨损而经历的温度的定量指示。随着诸如熔炉底部的对象部分的厚度减小，由波导返回的响应信号的频率改变。这种变化有利地使得可以确定局部温度变化。有利地，因此特别地可以检测波导的温度的异常变化，并且进行干预以修复对象，例如更换耐火衬里。

对象

对象30可以是包含热面的玻璃制造熔炉的全部或部分，特别是炉膛的侧壁或底部，或属于炉膛的侧壁或底部的砖或一组砖。对象还可以是例如进料器的砖、上部结构部件（间隙砖、顶部砖等）、成形部件（唇缘等）或喉部砖。

对象可以包括背层，并且例如是炉膛的侧壁或底部。

波导的使用有利地允许暴露于高温，例如高于100℃、高于125℃、高于200℃或高于300℃。例如，具有牺牲性聚合物覆层的金属波导覆层允许在高达300℃的环境中进行监测。

制造或安装

可以使用各种技术来安装波导，特别是在对象的背层中安装。优选地，将波导放置在熔炉的温度高于400℃、优选地高于500℃、优选地高于600℃，并且低于1300℃、优选地低于1200℃、更优选地低于1100℃的热区域中。

根据一个优选实施方式，每个波导的测量部件的至少一部分，并且优选地全部被牺牲性覆层覆盖。

每个测量部件被布置在孔口（其例如形成在背层中）中，或例如被布置在形成在背层中的凹槽中。在孔口或凹槽中沉积与背层具有基本相同组成的耐火初始原料混合物，优选地混凝土，以覆盖波导的牺牲性覆层。

然后将初始原料固化，优选地烧结，优选地在熔炉升温期间进行固化。通常通过热处理，优选在烧结或升温期间，优选通过施加400℃至1200℃之间的温度来去除牺牲性覆层。

除了牺牲性覆层之外或作为牺牲性覆层的替代，可以使用牺牲性填充材料（例如树脂）来填充孔口或凹槽的剩余部分。

这种方法有利地允许波导和对象之间的紧密接触，这使得能够进行良好的热交换，并且限制了熔融玻璃浸入的风险，同时限制了施加至波导的应力。

第一实施例：熔炉底部

对象可以是根据本发明的熔炉的底部。

在图4所示的实施方式中，从上方看，底部具有大致矩形的形状。

如图5所示，底部通常包括：叠置的第一层耐火砖241，其采用板的形式，与熔融玻璃进行接触；两个混凝土层242a和242b；和两个隔绝层243a和243b。所有这些层由砖244（被称为“缘石”砖）横向地界定，并且搁置在地基245上。

箭头标记D表示熔融玻璃的流动方向。

耐火砖241可以具有各种形状，例如矩形平行六面体形状。

耐火砖241优选地由耐受与温度高于600℃、或甚至高于1000℃、或实际上高于1200℃的玻璃接触的材料制成。耐火砖的重量的大于90%可以由选自由ZrO₂、Al₂O₃、SiO₂、Cr₂O₃、Y₂O₃和CeO₂组成的组中的一种或多种氧化物组成。耐火砖优选地包含大于90%的ZrO₂、Al₂O₃和SiO₂。

在一个实施方式中，砖含有大于15%的ZrO₂、优选地26%至95%的ZrO₂。耐火砖组成的大于90%、优选地大于95%通常由以下组成：26%至40%的ZrO₂；40%至60%的Al₂O₃；以及5%至35%的SiO₂。玻璃相占约5%至50%，并且优选地10%至40%。优选地，玻璃相是基于硅酸盐的相，其中Na₂O的重量比例小于20%、优选地小于10%，和/或其中Al₂O₃的重量比例小于30%。所有百分比通常按氧化物的重量提供。优选地，氧化物占耐火砖的重量的大于90%、优选地大于95%、并且优选地大于98%。

混凝土层242a和242b例如来自SEFPRO公司销售的ERSOL系列。它们通常通过在相对于第一上层（最靠近玻璃的层）的模板偏移布置的格子砖模板中浇铸而形成，以增加热机械耐受性并降低熔融玻璃穿透时的浸入风险。

上隔绝层243a可以由预铸耐火混凝土铺装形成（通常来自SEFPRO供应的ERMOLD系列）。

下隔绝层243b可以由纤维隔绝件制成。

在图6所示的第一构造中，波导12垂直于熔融玻璃的流动方向D布置，每个波导12优选地被由聚合物（例如PET或PE）制成的牺牲性覆层包围。所述波导放置在上隔绝层243a上。波导可以可选地使用临时粘接剂固定在适当位置，该临时粘接剂在熔炉的升温期间可能分解。将形成下隔绝层242b的混凝土浇注到波导上并覆盖波导。

波导通过孔口显露于熔炉的外部，孔口例如穿过缘石砖形成。

在一个实施方式中，氧化铝保护性覆层27至少部分地环绕至少一个波导，以保护至少一个波导并便于其更换。

波导12连接到至少一个询问器18，询问器18经由传输部件15电连接至每个波导的输入端12e，询问器18被配置为通过所述端注入询问信号，并且响应于所述注入通过波导接收响应信号。所述询问器与分析计算机39通信，例如通过Wi-Fi或通过线缆。分析计算机39优选地具有存储器并且运行软件或程序，该软件或程序被配置为将从波导接收的响应信号与对象的状态相关联。

在可能的第二构造中（其布局在图7中示意性地示出，并且其可以与先前图片中的示意性图示结合），所述波导12，优选地被牺牲性聚合物覆层环绕的所述波导12平行于熔融玻璃的流动方向D布置。波导12被放置在上隔绝层243a上。可选地，使用临时粘接剂将波导12固定在适当位置，临时粘接剂可能会在熔炉升温期间分解。将形成层242b的混凝土浇注到波导上并覆盖波导。

优选地，波导的阵列被布置在底部中，该阵列优选地采用多个平行和/或垂直波导的形式，例如采用两个组装件的形式，当从上方观察时，其测量部件以直角定向，如图3所示。

波导放置在底部的温度通常为800℃至1100℃的热区域中。

在一个实施方式中，所有波导位于同一平面中。可替代地，波导可以被布置在底部中的各个深度处。

实施例：顶部

上述规定可应用于顶部。

如图8所示，顶部包括形成所述顶部28的拱座241-1和拱石241-2的致密砖241，所述砖通常覆盖有由混凝土阻挡层242和隔绝层243构成的背层。根据一个可能的实施方式，测量部件优选地放置在混凝土阻挡层242中的致密砖241的冷面上。

实施例：炉膛侧壁

当对象是炉膛的侧壁的全部或部分时，也可以应用上述规定。

如图10所示，炉膛的侧壁包括与熔融玻璃接触的致密砖241，和可选地由多孔耐火砖形成的背层。波导12，特别是至少波导的测量部件，可以固定至板状载体40（参见图10），板状载体40本身与砖241接触。如上所述，载体优选地至少部分地由陶瓷基质复合材料制成。

如现在应该清楚的，本发明提供了一种解决方案，其允许更准确地和实时地评估玻璃制造熔炉的对象的剩余厚度或温度。

当然，本发明不限于所描述和示出的实施方式，这些实施方式仅是为了说明的目的而提供的。

特别地，上文所述对象的示例并不具有排他性。

Claims (24)

1.一种玻璃制造熔炉，包括：

- 玻璃熔融腔室（11；16），其具有暴露于所述腔室的内部的热面（37）；

- 用于通过电时域或频域反射法监测所述熔炉的被称为“对象”（30）的部件的状态的设备，所述设备包括：

- 至少一个细丝状波导的阵列，优选地多个细丝状电磁波导（12）的阵列，每个波导在输入端和输出端之间包括彼此电隔绝的第一和第二电导体（12₁，12₂），

- 询问器（18），其电连接至所述输入端（12e），并且被配置为通过所述输入端注入询问信号、接收所述波导响应于所述注入而反射的响应信号、分析所述响应信号以及根据所述分析发送关于所述对象的所述状态的消息，

所述波导包括位于所述波导的所述输入端和所述输出端之间的测量部件（14），所述测量部件（14）平行于所述热面（37）延伸并且位于大于10cm的深度处，

所述测量部件（14）包括至少沿着所述波导的所述测量部件随机分布的多个不连续点，所述不连续点被称为“基础不连续点”（24），

所述波导的每米测量部件的基础不连续点的数量大于10个，

所述基础不连续点：

- 能够响应于所述询问信号的注入而生成具有大于由所述波导的所述输出端反射的终端回波的幅度的0.5%、优选地大于1%的幅度的回波，这些回波被称为“基础二次回波”，和/或

- 由以下形成：

- 对所述波导的外表面、和/或插设于所述第一和第二电导体之间的电介质材料、和/或所述第一和第二电导体中的至少一者进行纹理化而产生的浮凸，和/或

- 插设于所述第一和第二电导体之间的电介质材料的不规则分段产生的浮凸，和/或

- 所述第一和第二电导体之间的距离的局部变化；和/或

- 一方面所述第一电导体和/或所述第二电导体与另一方面载体的电介质材料之间的距离的变化，所述载体优选地由陶瓷基质复合材料制成，和/或

- 所述第一和第二电导体周围或所述第一和第二电导体之间的环境的结构和/或组成的变化。

2.根据前一项权利要求所述的熔炉，其中，所述基础不连续点为：

- 对所述波导的外表面、和/或插设于所述第一和第二电导体之间的电介质材料、和/或所述第一和第二电导体中的至少一者进行纹理化而产生的浮凸，和/或

- 插设于所述第一和第二电导体之间的电介质材料的不规则分段产生的浮凸；和/或

- 所述第一和第二电导体之间的距离的局部变化。

3.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述浮凸的高度大于0.05mm、优选地大于0.1mm、优选地大于0.2mm、优选地大于0.4mm、优选地大于0.5mm、或甚至大于0.8mm，并且小于3mm、小于2mm或小于1mm。

4.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，包括采用垫珠形式并且由电介质材料制成的垫（23），其在所述测量部件中穿设在所述第一电导体上和/或所述第二电导体上。

5.根据前一项权利要求所述的熔炉，其中，多个所述多个垫被布置为一起形成在所述波导的所述测量部件的整个长度上延伸的分段的保护性覆层（27）。

6.根据前两项权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述垫的长度小于10cm、优选地小于5cm、优选地小于3cm、更优选地小于2cm，并且大于0.5cm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述波导满足瑞利散射的条件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中：

a）所述阵列的每个所述波导的所述测量部件平行于所述热面并且在一距离处延伸，该距离使得在使用时所述测量部件处于大于500℃的温度；

b）所述阵列的任何两个所述波导的两个所述测量部件之间的最大距离大于20cm；

c）所述阵列的每个所述波导插接在所述对象中的孔口中，所述孔口被配置为提供用于所述波导的热膨胀的空间；

d）所述阵列的每个所述波导的所述测量部件的等效直径大于1mm且小于50mm；

e）所述阵列的每个所述波导的所述测量部件的所述第一和第二电导体隔开大于0.3mm且小于30mm的距离；

f）所述测量部件具有以下数量的弯曲：

- 如果所述测量部件的长度小于3米，则每米长度的所述测量部件具有小于2个弯曲；

- 如果所述测量部件的长度大于或等于3米，则每米具有小于1个弯曲。

9.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述波导的所述阵列至少部分地、优选地完全地位于背层内或位于所述背层的子层中，所述背层位于由限定所述对象的所述热面的砖的组装件形成的第一层的后面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述阵列的每个所述波导的所述测量部件的曲率半径在每个点处是所述测量部件的等效直径的至少3倍以上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中：

- 制作所述电导体的材料是难熔金属或贵金属，优选地选自由铂、钨、金、钯、铑、钌、铱或这些元素的合金组成的组，和/或

- 所述第一和第二电导体由电介质材料分隔，所述电介质材料包含选自Al、Zr、Mg、Ca、Ti和Si中的至少一种元素的氧化物，和/或

- 所述阵列的每个所述波导的所述测量部件的至少一部分由包围所述测量部件的陶瓷覆层保护。

12.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，除了所述弯曲之外，至少一些所述波导的所述测量部件彼此平行。

13.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述阵列的波导的每个测量部件延伸到壳体中，所述壳体形成于所述对象中并且限定用于所述波导的热膨胀的空间，所述壳体的等效直径与所述测量部件的等效直径的比率大于1.05并且小于3，考虑到沿着所述测量部件或所述壳体的所有横截面，所述测量部件或所述壳体的等效直径分别是所述测量部件或所述壳体的横截面直径中的最大者。

14.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述第一和第二导体被固定至所述载体（40），所述载体（40）优选地采用板的形式，由陶瓷基质复合材料制成，并且所述第一和第二导体被整合到所述载体（40）中，或所述第一和第二导体被固定至所述载体（40）的表面。

15.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，一个波导的至少一个测量部件在垂直于所述熔融玻璃的流动方向的方向上延伸。

16.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述波导的所述测量部件位于从所述热面测量的小于200cm的深度处。

17.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述阵列的每个所述波导的所述测量部件位于一距离处，该距离使得在使用时所述测量部件处于大于700℃且小于1300℃的温度。

18.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述第一和第二导体：

- 固定至所述载体（40），所述载体（40）由陶瓷基质复合材料形成，优选地采用板的形式，优选地通过界面层或通过耐火细丝、钉或带固定，或

- 被整合到陶瓷基质复合材料中，优选地采用板的形式。

19.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其中，所述基础二次回波的幅度小于由所述波导的所述输出端反射的所述终端回波的幅度的30%。

20.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的熔炉的方法，对于所述阵列的至少一个波导，所述方法包括以下连续步骤：

1）在所述波导的所述测量部件与所述对象或所述对象的前体之间插设牺牲性材料，然后

2）在所述牺牲性材料已经插设到所述对象的前体中的情况下，在制造所述对象之后或制造所述对象的同时，去除所述牺牲性材料以产生用于所述测量部件的热膨胀的空间。

21.根据前一项权利要求所述的方法，其中：

- 所述牺牲性材料是覆盖所述测量部件的牺牲性覆层的材料，并且为了插设所述牺牲性材料：

- 在所述测量部件周围制作所述对象，或

- 将采用凹槽或孔形式的壳体形成于所述对象中或所述对象的前体中，然后将所述测量部件插入所述壳体中，然后用未成形的耐火产品，优选地耐火混凝土填充所述壳体，所述未成形的耐火产品包含粘合剂，优选地水泥，并且能够通过所述粘合剂的活化而固化，然后将所述未成形的耐火产品固化；或

- 所述牺牲性材料是独立于所述波导的填充材料，并且为了插设所述牺牲性材料：

- 将采用凹槽或孔形式的壳体形成于所述对象或所述对象的前体中，然后将所述测量部件插入所述壳体中，然后用所述填充材料填充所述壳体，以嵌入所述测量部件，所述填充材料的量使得形成所述膨胀空间，然后用未成形的耐火产品，优选地耐火混凝土填充所述壳体的剩余部分，所述未成形的耐火产品包含粘合剂，优选地水泥，并且能够通过所述粘合剂的活化而固化，然后将所述未成形的耐火产品固化。

22.根据前两项权利要求中任一项所述的方法，其中：

- 在步骤2）中，在所述熔炉的升温期间和/或所述未成形的耐火产品或所述对象前体的烧结期间，通过在400℃至1200℃的温度下加热来去除所述牺牲性材料。

23.一种用于监测根据权利要求1至19中任一项所述的玻璃制造熔炉的对象的状态的方法，所述方法包括以下步骤：

a. 制造所述玻璃制造熔炉；

b. 对于每个波导，控制与所述波导连接的所述询问器，使得所述询问器通过所述波导的所述输入端注入询问信号；

c. 分析所述响应信号，以确定与所述波导的所述测量部件的区域中的所述对象的状态有关的信息。

24.根据前一项权利要求所述的方法，其中，与所述对象的状态有关的所述信息是耐火材料的剩余厚度或所述对象上的一个或多个点处的温度。