測量物料水分的裝置製造方法
2023-06-29 23:15:06
測量物料水分的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種測量物料水分的裝置，包括：微波信號源，以產生微波信號；將微波信號分成兩路微波信號的功分器，功分器與微波信號源相連；微波發射天線，微波發射天線與功分器連接，以將兩路微波信號中的一路發射至所要測量的物料；接收透射過物料的微波信號微波接收天線；微波網絡，與所述微波接收天線和所述功分器相連的微波網絡，以確定微波信號的相位變化和幅度變化；測量物料厚度的γ射線輸出裝置與相應射線探測器；低頻信號採集電路；無線通信裝置；用於計算所述物料的厚度和水分含量的計算機。本實用新型的測量物料水分的裝置可有效提高水分測量的精度。另外該裝置可遠程測量物料水份，具有簡單方便的優點。
【專利說明】測量物料水分的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測量設備【技術領域】，特別涉及一種物料測量水分的裝置。
【背景技術】
[0002]物料水分分析在工業生產活動中佔有相當重要的地位。目前常用的測量物料水分裝置通常採用烘乾法、中子法、電容法、紅外反射法和微波法等對物料水份進行測量。這些裝置都存在一些缺點，例如:
[0003]烘乾法:將樣品在規定條件下加熱，把其中的水分蒸發掉，再稱量剩下的乾物質的質量，與初始總質量進行比較確定水分含量。這種方法原理簡單且能夠得到物料水分的準確值，但是這種方法製作樣品複雜，耗時長。
[0004]中子法:通常採用中子慢化法和快中子穿透的方法測量物料中氫元素的含量，再根據氫元素的含量確定水分含量。這種方法的問題是容易受到物料中有機物影響，而且放射源會輻射中子，存在輻射防護問題。
[0005]電容法:通過測量物料的電導率確定物料的水分含量。這種方法容易受物料本身特性、物料粒度、物料堆積密度等的影響，導致測量結果不準確。
[0006]紅外反射法:根據在某些波長的條件下，水對紅外光的吸收大於其他波段來測量物料的水分含量。這種方法存在的問題是只能測量淺表面的水分，對於較厚的物料無法準確測量。
[0007]微波法:包括透射法、反射法和諧振腔法幾種，通過測量物料對微波的作用，例如反射、衰減、相移或諧振等，確定物料的水分含量。使用微波透射法進行水分測量可以獲得較高的測量精度，但是，這種方法受到被測物料的厚度影響較大。為此，現有的一種解決方法為採用放射性測厚的方法進行校正，但是使用放射性很不方便且用戶較難接受；另一種解決方法為採用電子皮帶秤進行流量測量，但是電子皮帶秤輸出量的響應時間與微波測量數據的響應時間差距較大，二者難以在時間上同步，同時電子皮帶秤為接觸式測量，在環境較惡劣的工業場所其可靠性較低。
[0008]另外，上述的測量裝置需要設置在現場，需要現場進行測量，非常不便。
實用新型內容
[0009]本實用新型的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。
[0010]為此，本實用新型的目的在於提出一種測量物料水分的裝置。該測量物料水分的裝置可遠程測量物料的水分含量，具有測量精度高且測量方便的優點。
[0011]為達到上述目的，本實用新型提出了一種測量物料水分的裝置，包括:微波信號源，以產生微波信號；用於將所述微波信號分成兩路微波信號的功分器，所述功分器與所述微波信號源相連；微波發射天線，所述微波發射天線與所述功分器連接，以將所述兩路微波信號中的一路發射至所要測量的物料；用於接收透射過所述物料的微波信號微波接收天線；微波網絡，所述微波網絡包括第一檢波器、第二檢波器和計算器，所述第一檢波器與所述微波接收天線連，所述第二檢波器與所述功分器相連，所述計算器分別與所述微波接收天線和所述功分器相連，以確定微波信號的相位變化和幅度變化；測量所述物料厚度的Y射線輸出器和相應射線探測器；低頻信號採集電路，所述低頻信號採集電路分別與所述微波網絡和所述射線探測器相連；無線通信裝置；用於計算所述物料的厚度和水分含量的計算機，所述計算機通過所述無線通信裝置無線地與所述低頻信號採集電路相連。
[0012]另外，根據本實用新型上述的測量物料水分的裝置還可以具有如下附加的技術特徵:
[0013]所述微波發射天線與所述微波接收天線中心同軸地設置。
[0014]所述測量物料水分的裝置還包括:機架，承載所述物料的皮帶穿過所述機架。
[0015]所述微波發射天線位於所述機架的頂部上，所述微波接收天線位於所述機架的底部上。
[0016]所述微波發射天線位於所述機架的底部上，所述微波接收天線位於所述機架的頂部上。
[0017]所述測量物料水分的裝置還包括:分別位於所述機架的頂部和底部的第一微波天線箱和第二微波天線箱，所述微波發射天線和所述微波接收天線分別設置在所述第一微波天線箱和所述第二微波天線箱中。
[0018]在位於所述機架的頂部的微波天線箱的下表面設有第一開口，在所述位於機架的底部的微波天線箱的上表面設有第二開口。
[0019]所述第一開口和所述第二開口使用微波可透過的材料遮擋。
[0020]所述Y射線輸出器位於所述機架的底部上，且所述Y射線輸出器向上發射Y射線，所述射線探測器位於所述機架的頂部上。
[0021]所述測量物料水分的裝置還包括:位於所述機架的背部的機箱，所述微波信號源、所述微波網絡和所述低頻信號採集電路位於所述機箱中。
[0022]本實用新型的測量物料水分的裝置通過將Y射線測厚技術與微波透射技術相結合，利用Y射線測厚技術測量的物料厚度信息與微波的相位變化和幅度變化信息確定物料的水分含量，提高水分測量的精度。另外，該測量物料水分的裝置的計算機可通過無線裝置遠程地計算物料的含水量，解決現場測量的不便性，為物料含水量測量帶來方便，提高物料含水量的測量效率。
[0023]本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]本實用新型上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0025]圖1為本實用新型一個實施例的測量物料水分的裝置的結構示意圖；以及
[0026]圖2為本實用新型另一個實施例的測量物料水分的裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0027]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
[0028]以下結合附圖描述根據本實用新型實施例的測量物料水份的裝置。
[0029]圖1是根據本實用新型一個實施例的測量物料水分的裝置的結構示意圖。如圖1所示，根據本實用新型一個實施例的測量物料水分的裝置，包括:微波信號源10、微波網絡20、微波發射天線30、微波接收天線40、Y射線輸出器50、射線探測器100、低頻信號採集電路60、計算機70、無線通信裝置80和功分器90。
[0030]其中，微波信號源10用於產生微波信號。功分器90用於將微波信號分成兩路微波信號，功分器90與微波信號源10相連。微波網絡20包括第一檢波器21、第二檢波器22和計算器23，第一檢波器21與微波接收天線連40，第二檢波器22與功分器90相連，計算器23分別與微波接收天線40和功分器90相連，以確定微波信號的相位變化和幅度變化。微波發射天線30與功分器90相連，用於將兩路微波信號中的一路發射至所要測量的物料。微波接收天線用於接收透射過物料的微波信號。Y射線輸出器50用於輸出Y射線。射線探測器100用於探測Y射線強度。低頻信號採集電路60分別與微波網絡20相連，用於接收第一檢波器21、第二檢波器22、計算器23發送的信號，低頻信號採集電路還與射線探測器100相連，用於接收射線探測器100測量到的Y射線強度信息。計算機70通過無線通信裝置80與低頻信號採集電路60相連，根據射線探測器100測量的Y射線強度計算物料的厚度，並根據物料的厚度以及微波信號的相位變化和幅度變化確定物料的水分含量。
[0031]在本實用新型的一個實施例中，微波接收天線40與微波發射天線30中心同軸地設置。
[0032]下面將詳細描述本實用新型一個實施例的測量物料水分的裝置的結構圖和操作流程，以使得本實用新型的方面和優點更加的明顯。
[0033]如圖2所示，並結合圖1，本實用新型一個實施例的測量物料水分的裝置包括:機架1，微波信號源10、微波網絡20、微波發射天線30、微波接收天線40、Y射線輸出器50、射線探測器100、低頻信號採集電路60、計算機70、無線通信裝置80和功分器90。承載物料12的皮帶13穿過機架1，微波發射天線20設置在機架I的頂部，微波接收天線30設置在機架I的底部且與微波發射天線20中心同軸。微波網絡20有三個埠，功分器90、微波接收天線40與低頻信號採集電路60分別通過一個埠接入微波網絡20。Y射線輸出器50位於機架I的底部，射線探測器100位於機架I的頂部並接入低頻信號採集電路60。低頻信號採集電路60有一個接口與電源連接，另一個接口通過無線通訊裝置80與計算機70連接。
[0034]在本實施例中，微波發射天線30和微波接收天線40可與皮帶13的中心處同軸。機架I可為C型機架，也可為其他形狀的機架。
[0035]此外，在本實施例中，為了避免灰塵與水等對微波天線及其電接頭的影響，可在機架I的項部設置有第一微波天線箱9，在機架I的底部設置有第二微波天線箱11，微波發射天線30設置在第一微波天線箱9內，微波接收天線40設置在第二微波天線箱11內。應理解，微波發射天線30和微波接收天線40的位置也可以互換，例如微波發射天線30設置在第二微波天線箱11內，微波接收天線40設置在第一微波天線箱9內。此外，為了方便微波的發射和接收，可在第一微波天線箱9的下表面設有第一開口，在第二微波天線箱11的上表面設有第二開口，再為了防塵防水等，可使用微波可透的材料遮擋住第一開口和第二開□。
[0036]在本實用新型實施例中，Y射線輸出器50設置在機架下方，射線探測器100設置在機架上方，且Y射線輸出器50向上發射Y射線。
[0037]在本實施例中，為了防止灰塵、水、電磁幹擾等對電路器件損傷，還可在機架I的背部設置有機箱14，微波信號源10、微波網絡20與低頻信號採集電路60設置在機箱11內。
[0038]上述的第一微波天線箱9、第二微波天線箱11和機箱14可通過焊接的方式固定在機架I上，當然也可通過其他固定方式固定在機架I上。此外，第一微波天線箱9、第二微波天線箱11和機箱14也可安裝在不同的位置上，例如，機箱14可安裝在機架I的附近的任何位置上。
[0039]參考圖2，在測量時，載有物料12的皮帶13穿過機架1，此時，微波信號源10發出微波信號，微波信號經過功分器90功率分配後分成兩路，一路進入微波發射天線30，另一路作為參考信號進入微波網絡20的計算器23中。進入微波發射天線30的微波信號透射過皮帶13上的物料12後進入微波接收天線40，微波接收天線40將接收的微波信號輸入給微波網絡20的第一檢波器21和計算器23，再經過計算器23與之前的另一路微波信號(即，參考信號)進行相位差(相位變化)和幅度變化的計算後進入低頻信號採集電路60。射線探測器100將Y射線強度信號送入低頻信號採集電路60。低頻信號採集電路通過無線通信裝置80將接收到的信號無線地發送給計算機70，計算機70根據Y射線強度信號確定物料厚度信息，微波信號的幅度變化和相位變化，再連同幅度變化和相位變化一起進行物料水分計算。
[0040]應理解，本實用新型的裝置還可以與自動控制系統相連，使得自動控制系統根據測量結果控制物料中的水分調節。
[0041]本實用新型實施的測量物料水份的裝置通過將Y射線測厚技術與微波透射技術相結合，利用Y射線測厚技術測量的物料厚度信息與微波的相位變化和幅度變化信息確定物料的水分含量，提高水分測量的精度。另外，該測量物料水分的裝置的計算機可通過無線裝置遠程地計算物料的含水量，解決現場測量的不便性，為物料含水量測量帶來方便，提高物料含水量的測量效率。
[0042]儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種測量物料水分的裝置，其特徵在於，包括: 微波信號源，以產生微波信號； 用於將所述微波信號分成兩路微波信號的功分器，所述功分器與所述微波信號源相連； 微波發射天線，所述微波發射天線與所述功分器連接，以將所述兩路微波信號中的一路發射至所要測量的物料； 用於接收透射過所述物料的微波信號微波接收天線； 微波網絡，所述微波網絡包括第一檢波器、第二檢波器和計算器，所述第一檢波器與所述微波接收天線連，所述第二檢波器與所述功分器相連，所述計算器分別與所述微波接收天線和所述功分器相連，以確定微波信號的相位變化和幅度變化； 低頻信號採集電路，所述低頻信號採集電路與所述微波網絡相連； 測量所述物料厚度的Y射線輸出器與相應探測器，所述射線探測器與所述低頻信號採集電路相連，通過測量Y射線強度衰減程度計算物料厚度； 無線通信裝置； 用於計算所述物料的厚度和水分含量的計算機，所述計算機通過所述無線通信裝置無線地與所述低頻信號採集電路相連。
2.根據權利要求1所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，所述微波發射天線與所述微波接收天線中心同軸地設置。
3.根據權利要求1所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，還包括:機架，承載所述物料的皮帶穿過所述機架。
4.根據權利要求3所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，所述微波發射天線位於所述機架的頂部上，所述微波接收天線位於所述機架的底部上。
5.根據權利要求3所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，所述微波發射天線位於所述機架的底部上，所述微波接收天線位於所述機架的頂部上。
6.根據權利要求3所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，還包括:分別位於所述機架的頂部和底部的第一微波天線箱和第二微波天線箱，所述微波發射天線和所述微波接收天線分別設置在所述第一微波天線箱和所述第二微波天線箱中。
7.根據權利要求6所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，在位於所述機架的頂部的微波天線箱的下表面設有第一開口，在所述位於機架的底部的微波天線箱的上表面設有第二開口。
8.根據權利要求7所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，所述第一開口和所述第二開口使用微波可透過的材料遮擋。
9.根據權利要求3所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，所述Y射線輸出器位於所述機架的底部上，且所述Y射線輸出器向上發射Y射線，所述射線探測器位於所述機架的頂部上。
10.根據權利要求3所述的測量物料水分的裝置，其特徵在於，還包括:位於所述機架的背部的機箱，所述微波信號源、所述微波網絡和所述低頻信號採集電路位於所述機箱中。
【文檔編號】G01N22/04GK204008502SQ201420168192
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】衣宏昌, 孫宇, 李建平, 林謙, 張北 申請人:北京辰安測控科技有限公司