一种炭阳极电阻率分布测量装置及其测量方法技术领域
本发明涉及铝电解领域，具体是指一种炭阳极电阻率分布测量装置及其测
量方法。
背景技术
炭阳极是铝电解槽的主体部件，其质量和工作状况的好坏对铝电解生产是
否正常有很大的影响，并且对电流效率、电能消耗、产品等级等经济技术指标
影响十分巨大。目前，电解槽故障中有70％发生在阳极，电解槽经常出现的阳
极故障有：阳极局部过热、电流分布不均、阳极掉块、阳极“长包”、阳极裂纹断
层、阳极糊漏出、预焙阳极块脱落、大量炭渣落入电解质使电解质含碳等十多
种故障，这此故障主要由阳极质量问题及电解作业不当引起。故障的发生，破
坏了电解槽正常生产技术条件使电解槽出现紊乱状况，其表现为电压摆动、电
压升高、铝水滚动、电解质表面不结壳、电解槽局部不导电、不工作，引起电
流效率急剧下降、直流电单耗及原材料单耗急剧上升、电解操作困难、铝品位
下降等后果，严重的甚至会导致停槽。
综上所述，对阳极炭块生产过程中的质量检测是非常必要的，如果能够在
阳极炭块焙烧前就对其进行检测，就可以避免不合格的阳极炭块进入焙烧工序，
从而减少焙烧过程中的能源消耗，也可以避免问题阳极炭块进入电解生产过程，
如此可以有效防止因阳极局部过热、电流分布不均、阳极掉块、阳极“长包”、阳
极裂纹断层、预焙阳极块脱落、大量炭渣落入电解质使电解质含碳引起的故障，
进一步提高电解槽的电流效率，降低阳极消耗，降低电力消耗，达到节约电力
能源的目的。然而，目前并没有一种很好的检测装置和检测方法能够对阳极炭
块的质量进行准确的检测，从而影响了铝电解行业的发展。
发明内容
本发明的目的在于解决目前并没有一种很好的检测装置和检测方法能够对
阳极炭块的质量进行准确检测的缺陷，提供一种炭阳极电阻率分布测量装置及
其测量方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种炭阳极电阻率分布测量装置，
包括具有滑块的三维运动平台，和设置在滑块上的活动弹性探测装置；所述活
动弹性探测装置包括套筒，设置在套筒内部的压力传感器，尾端位于套筒内部、
探头位于套筒外部的探针，以及位于套筒内部并与压力传感器和探针相连接的
弹性部件。
进一步的，所述套筒上设置有限位槽，所述探针上设置有穿过该限位槽且
能在限位槽内滑动的限位部件。
所述弹性部件包括导压块和弹簧；所述压力传感器位于套筒的底部，而导
压块则位于套筒的内部并与压力传感器相连接；所述弹簧设置于套筒的内部并
位于导压块与探针之间。
所述限位部件为限位螺栓或限位销钉。
所述限位部件上设置有接线鼻子。
所述探针的探头为伞状。
所述三维运动平台的下方设置有基板。
一种炭阳极电阻率分布测量装置的测量方法，包括以下步骤：
(a)在阳极炭块的3组相对侧面中的任意两组相对侧面上设置多对对称的
测量点，并将第一组设有对称测量点的阳极炭块的侧面置于两台炭阳极电阻率
分布测量装置之间；
(b)将两台炭阳极电阻率分布测量装置的探针对准第一对对称测量点并夹
紧；
(c)计算并记录该第一对对称测量点之间的电阻；然后再将探针移动到下
一对对称测量点，计算并记录第二对对称测量点之间的电阻；重复该步骤，直
至第一组侧面的所有对称测量点测量完毕，得出该相对侧面的电阻率分布；
(d)将第二组设有对称测量点的阳极炭块的侧面置于两台炭阳极电阻率分
布测量装置之间，并重复步骤(b)和(c)；
(e)对电阻率分布进行分析，确定阳极炭块高电阻率的区块。
进一步的，所述步骤(c)中所述的计算阳极炭块两个测量点之间的电阻包
括以下步骤：
(Ⅰ)通过探针向阳极炭块施加电流；
(Ⅱ)测量出阳极炭块两个测量点之间的电压；
(Ⅲ)计算出阳极炭块两个测量点之间的电阻；
所述步骤(b)中探针夹紧阳极炭块时的压力值为固定压力值；所述步骤(Ⅰ)
中施加的电流为恒定电流；所述步骤(Ⅲ)中通过欧姆定律计算出阳极炭块两
点之间的电阻。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明设计合理，整体结构简单，安装方便，使用效果佳。
(2)本发明巧妙地将理论与实践相结合，其采用了一种全新的结构，将测
量装置安装在三维运动平台上，使得测量探针装置可以上下、左右、前后方便
移动，使之能准确定位在测量点上。同时，本发明将结构与流程完美衔接，并
且采用计算机计算机系统，因此，其达到了在线实时测量、并准确快速地传递
测量结果，从而得出阳极炭块电阻率分布。
(3)本发明流程简洁，而且在检测时也不需要其它动力设备辅助，而且不
污染环境，环保节能，工作效率高，利用较低的成本实现了科技的创新，突破
了行业的限制，其拥有现有技术无可比拟的巨大优势。
(4)本发明性价比高，针对性强，制造成本、维护成本都很低，易于批量
生产，而且性能稳定，因此，本发明具有很高的实用价值和推广价值，适于在
市场上大范围的推广应用。
附图说明
图1为本发明的炭阳极电阻率分布测量装置的局部剖示图。
图2为本发明的炭阳极电阻率分布测量装置的侧示图。
图3为本发明的活动测量探针装置的剖示图。
图4为本发明炭阳极电阻率分布测量装置的测量方法的流程图。
图5为本发明的炭阳极电阻率分布测量装置的工作示意图。
图6为本发明采用炭阳极电阻率分布测量装置测量出阳极炭块左右两侧面
测点分布及电阻率分布示意图。
图7为本发明采用炭阳极电阻率分布测量装置测量出阳极炭块前后两侧面
测点分布及电阻率分布示意图。
图8为本发明阳极炭块高阻区分布示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限
于此。
实施例一
如图1、2所示，本发明的炭阳极电阻率分布测量装置，包括具有滑块21
的三维运动平台2，和设置在滑块21上的活动弹性探测装置两个部分。
其中，三维运动平台2为现有技术，其可以带动活动测量探针装置上下、
左右、前后移动，从而使活动测量探针装置准确定位在阳极炭块的测量点上。
如图3所示，所述活动弹性探测装置包括套筒5，设置在套筒5底部的压力
传感器3，通过弹性部件与压力传感器3相连接的探针9。所述弹性部件包括导
压块4和弹簧6；所述导压块4则位于套筒5的内部并与压力传感器3相连接；
所述弹簧6设置于套筒5的内部并位于导压块4与探针9之间，而探针9则可
以在套筒5内前后移动。
为了使探针9能够与阳极炭块接触，该探针9的探测头需伸出套筒5且呈
伞状，这样则可以保证探针9与阳极炭块良好接触，确保测量的准确性。
另外，所述套筒5上设置有限位槽51，而探针9上则设置有穿过该限位槽
51并能在限位槽51内滑动的限位部件7。根据需要，该限位部件7可以设置为
限位销钉，该限位销钉与探针9固定相连接；为了方便拆装，该限位部件7也
可以设置为限位螺栓，该探针9后端钻孔攻丝，而限位螺栓则拧在探针9上。
通过上述结构可以使三维运动平台2和压力传感器3在探针9移动过程中
受力柔和，不会受到过大的冲击力而损坏；同时还可以确保探针9不会从套筒5
内掉出。
当探针9受压时压力则经弹簧6和导压块4后传到压力传感器3，人们通过
压力传感器3输出的压力信号来控制三维运动平台2移动，从而调整探针9对
阳极炭块的压紧程度，使探针9对每一个测量点的压力值相同。该限位部件7
用于限位的同时还可以把外部的电流导入探针9使阳极炭块得电，通过测量设
备如电压测量仪则可以测量出阳极炭块两测量点之间的电压，计算出阳极炭块
的电阻率。为了更好的实施本发明，该限位部件7上可以设置接线鼻子8，这样
可以更好的固定导线。
同时，为了更好的固定三维运动平台2，可在三维运动平台2的下方设置基
板1。
实施例二
由实施例一所述的炭阳极电阻率分布测量装置的测量方法，如图4所示，
包括以下步骤：
(a)将成型冷却后的阳极炭块放置在待测区域，在阳极炭块的3组相对侧面
中的任意两组相对侧面上设置多对对称的测量点，并将第一组设有对称测量点
的阳极炭块的侧面置于两台炭阳极电阻率分布测量装置之间。即在阳极炭块前
后、左右、上下侧面的任意两组相对侧面上设置多对对称的测量点，本实施例
中选择在前后和左右两组相对侧面上设置对称测量点，该前后两侧面上的测量
点的位置和数量一一对应，左右两侧面的测量点的位置和数量也一一对应。该
对称的测量点可以设置为两对以上，在本实施例中设置为六对，而左右两侧面
则置于两台炭阳极电阻率分布测量装置之间。
(b)控制两台炭阳极电阻率分布测量装置，使两个三维运动平台上下、左右、
前后移动，使两个探针对准第一对对称测量点并夹紧阳极炭块。探针在推进的
过程中弹簧被压缩，同时弹簧也将压力传递给导压块，导压块将压力直接作用
于压力传感器上，这时测量人员通过压力传感器采集的压力信号调整两个三维
运动平台的位移，使探针对阳极炭块的压力达到一个固定值，并保持在该压力
的状态下，该固定压力值可以根据实际情况设定，其状态如图5所示。
另外本发明还可以通过计算机控制系统进行自动控制。实施时该计算机控
制系统内部设定有探针所受到的压力值，且该计算机控制系统分别与压力传感
器、限位部件以及三维运动平台相连接。该计算机控制系统控制三维运动平台
前后、上下、左右运动，使探针对准阳极炭块第一对对称测量点，并压紧阳极
炭块。这时探针上的压力经弹簧和导压块后传给压力传感器，压力传感器把压
力信号发送给计算机控制系统，计算机控制系统根据反馈回来的压力信号控制
三维运动平台的位移，直至探针上的压力值达到设置的压力值。
(c)测量人员向限位部件施加电流，电流经探针后导入阳极炭块中，该电
流可以设置为恒定电流，其电流值可以根据实际情况进行设定。这时，检测出
阳极炭块两个测量点之间的电压，并通过欧姆定律计算出阳极炭块两个测量点
之间的电阻。然后再控制两个三维运动平台，将探针移动到下一对对称测量点，
按照上述方法计算并记录第二对对称测量点之间的电阻。重复该步骤，直至左
右侧面的所有对称测量点测量完毕，得出左右侧面的电阻率分布，如图6所示。
另外，测量人员也可操作计算机控制系统，使计算机控制系统向限位部件施加
一个恒定的电流，同时计算机控制系统根据施加的恒定电流测量出两个测量点
之间的电压并计算出两个测量点之间的电阻。
(d)翻转阳极炭块，将阳极炭块的前后侧面置于两台炭阳极电阻率分布测
量装置之间，并重复步骤(b)和(c)得出阳极炭块该前后两个侧面的电阻率
分布如图7所示。
(e)通过选择的测量点数量以及测点分布，便能反映出整个阳极炭块中的
电阻率分布，并对电阻率的分布进行分析，便可以确定阳极炭块高电阻率的区
块，如图8所示，左右两个端面之间的测量显示X轴方向高电阻率区域，前后
两个侧面的测量则显示Z轴方向高电阻率区域，X轴方向和Z轴方向的交叉区
域便是高阻区域，而高阻区域内部则有裂缝或断层等质量问题。
如上所述，便可很好的实现本发明。