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專利名稱：測定漿體密度的微波密度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密度測量裝置，特別是一種利用微波測定煤漿、礦漿及其它流動漿體密度的裝置。
目前，國內(nèi)外用于煤漿或其它礦漿等漿體的密度測量，有如煤炭工業(yè)出版社1988年11月出版，書號2920，《重介質(zhì)選煤的理論與實踐》301～342頁所述，廣泛使用的γ射線密度計，它是在輸漿管路上以透射法直接測定漿體密度，但是γ射線危害人體，使用時不安全；還有雙管雙水柱壓差密度測量裝置，是在一個礦漿箱的下部連通長、短礦漿管，并各自連通清水管，在壓力平衡時，兩清水管的水面形成高差，用差壓計檢測出礦漿密度，它不能在輸漿管路上直接測定密度，必須從來漿管路上引入一部分漿體至礦漿箱內(nèi)，即取樣測定，缺乏代表性，此外漿體難免有雜質(zhì)，極易堵管，影響正常測量。
通過《世界專利索引》及《中國專利索引》檢索，有原聯(lián)邦德國專利DE2838066，微波水份連續(xù)測量裝置；原民主德國專利DD—241479，用微波測量混凝土粘接劑水份的方法；中國專利CN86205895U，用于測定精煤全水份的微波測水儀。它們都是用于固體散物料含水量的測定，其原理是微波信號通過不同含水量的固體散物料時，使其反射系數(shù)發(fā)生變化。上述微波測水儀不能直接用于漿體密度測量，因漿體中大量的是水，固體含量少，通常對于礦漿微波密度測量是在輸漿管路的現(xiàn)場進行，受季節(jié)溫差、晝夜溫差影響，將使微波測量產(chǎn)生較大的誤差。如環(huán)境溫度的變化將引起微波器件幾何尺寸的微變，使其微波功率和頻率產(chǎn)生漂移，對于漿體因固體含量少，固體含量的變化引起微波反射功率的變化率也很小，當(dāng)溫度變化時，所引起的功率變化足以把固體含量變化所引起的反射功率埋沒掉；其次是被測漿體的溫度變化，使其微波反射功率系數(shù)的變化，將產(chǎn)生較大的測量誤差，經(jīng)實驗，溫度變化20℃，其微波通過漿體反射系數(shù)變化10％。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種單一微波源、對稱結(jié)構(gòu)的雙探頭及具有溫度補償結(jié)構(gòu)的微波密度測量裝置，它能夠利用探頭中微波傳輸?shù)钠椒中钥朔囟茸兓挠绊憽?br> 其技術(shù)方案如下在輸漿管路上連通一段測量管1，測量管的一側(cè)設(shè)置比測溫度補償室2，在測量管上設(shè)置漿體微波探測器6，比測溫度補償室上設(shè)置清水微波探測器7；一個微波源8輸出的微波功率，經(jīng)兩路微波功率分配器9，其中一路1/2微波功率通過漿體側(cè)的環(huán)行器10至漿體微波探測器6，幅射到被測漿體介質(zhì)面上，其反射后的微波功率由漿體側(cè)P—V變換器12轉(zhuǎn)換、A3A4二級線性放大器16放大，另一路1/2微波功率通過清水側(cè)環(huán)行器11至清水微波探測器7，幅射到清水介質(zhì)面上，其反射后的微波功率由清水側(cè)P—V變換器13轉(zhuǎn)換、A1A2二級線性放大器17放大，兩路放大后的電信號同時輸入微型電子計算機20處理，其輸出信號由V—I轉(zhuǎn)換器21轉(zhuǎn)換，顯示器19顯示出漿體密度A。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和實施方式。


圖1表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
圖2表示密度測量電路圖。
如圖1表示的本發(fā)明包括測量管1，該測量管以法蘭與輸漿管路連通，在測量管壁上安設(shè)漿體微波探測器6，與測量管相鄰設(shè)置的比測溫度補償室2，該補償室與測量管一側(cè)的鄰接處安設(shè)溫度傳導(dǎo)器3，它使測量管內(nèi)的漿體與比測溫度補償室內(nèi)的清水等溫。比測溫度補償室的上端設(shè)注水口4，與注水口和比測溫度補償室連通的回流管5，使補償室內(nèi)的清水環(huán)流，保持清水溫度均勻，在比測溫度補償室的一側(cè)壁上安設(shè)清水微波探測器7。一個微波源8，它是由金屬腔與體效應(yīng)管組成的微波振蕩器，產(chǎn)生頻率為10GHz，功率為10mw的微波功率，該微波功率經(jīng)兩路功率分配器或BD—1/044E面T形接頭9均分為兩路傳輸，其中一路的1/2微波功率通過漿體側(cè)環(huán)行器10，傳至漿體微波探測器6，幅射到被測漿體介質(zhì)面上，再反射回來的微波功率輸入漿體側(cè)P—V變換器12；另一路的1/2微波功率通過清水側(cè)環(huán)行器11，傳至清水微波探測器7，幅射到被測清水介質(zhì)面上再反射回來的微波功率輸入清水側(cè)P—V變換器13。前面所述的環(huán)行器，一般采用Hxx—1A型環(huán)行器，它是T形或Y型、三端口無源器件；P—V變換器采用GX2—N8型探頭，它將反射微波功率信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。如圖2，清水側(cè)P—V變換器13輸出的微弱電壓信號(一般0～1mv)，由IN1輸入，經(jīng)電阻R1輸至A1A2二級線性放大器17的前級線性放大器A1的反射輸入端，R4為反饋電阻，R2為匹配電阻，用以匹配前級P—V變換器的輸出，C1為濾波電容，使波形更規(guī)整；線性放大器A1放大后的電壓信號經(jīng)輸入電阻R5加到第二級線性放大器A6的反相輸入端，再次進行比例放大，R2為反饋電阻，經(jīng)A2放大后的電壓信號輸至微型電子計算機20模擬量輸入口A/D。另一組漿體側(cè)P—V變換器12輸出的微弱電壓信號，由IN2輸入，經(jīng)電阻R8輸至A3A4二級線性放大器16的前級線性放大器A3的反相輸入端，R11為反饋電阻，R9為匹配電阻，C2為濾波電容；線性放大器A3放大后的電壓信號，經(jīng)輸入電阻R12加到第二級線性放大器A4的反相輸入端，再次進行比例放大，R13為反饋電阻，經(jīng)A4放大后的電壓信號輸至微型電子計算機20的模擬量輸入口A/D。前面所說的線性放大器A1、A2、A3及A4均使用高精度運算放大器組成的比例放大器，兩路放大后的電壓信號同時進入微型電子計算機進行數(shù)據(jù)運算，運算結(jié)果輸至WS211型轉(zhuǎn)器21，進行電壓與電流的轉(zhuǎn)換，一般將0～5V電壓轉(zhuǎn)換成4～20mA電流，由顯示器19顯示出漿體密度值A(chǔ)。圖1中表示的直流穩(wěn)壓電源15，輸出的±12V直流電供微波網(wǎng)絡(luò)和接收器。
在測定某種漿體的密度之前，需根據(jù)漿體的密度范圍，進行本微波密度計的標(biāo)定，標(biāo)定方法如下
通過圖1表示的微型電子計算機鍵盤18的K1鍵、K2鍵和置數(shù)健，分別將K1預(yù)置于99.99，K2預(yù)置于1000.00；將微波密度計測出的不同表面值(mA值)與其相對應(yīng)的密度化驗值(g/cm3)進行對比，列出下表序號表面值x，mA化驗值y，g/cm31 x1y12 x2y2 n xnyn以微波密度計輸出的表面值x為橫座標(biāo)，密度化驗值y為縱座標(biāo)，畫出其對應(yīng)的曲線，使某一漿體密度測量范圍保持在4～20mA之內(nèi)，否則要進行零點校正及滿度校正。
零點校正零點是指某漿體密度測量范圍段的最小密度值，密度計應(yīng)輸出4mA，如達不到該值時，需通過微型電子計算機鍵盤18的“加/減”鍵進行調(diào)整，在輸出值上“加”或“減”實際輸出表面值與4mA的差值，即|A－4mA|＝ΔAA—實際輸出表面值，ΔA—差值。
滿度校正滿度是指某漿體密度測量范圍段的最大密度值，密度計應(yīng)輸出20mA，如達不到該值時，需通過微型電子計算機鍵盤18的K1鍵、K2鍵微調(diào)K1、K2的預(yù)置值，使其輸出達到要求值。調(diào)整好上述參數(shù)，并經(jīng)微型電子計算機確認(rèn)后，微波密度計將按新置入的參數(shù)工作。
本發(fā)明的優(yōu)點由于采用單微波源、對稱式雙探測器結(jié)構(gòu)的微波測量線路，被測流動漿體溫度的變化，通過溫度傳導(dǎo)器將漿體溫度迅速傳遞到比測溫度補償室中的清水，又通過回流管的清水環(huán)流，使清水溫度與被測漿體溫度相等，兩探測器在等溫體中工作，其中比測溫度補償室中的清水與被測漿體介質(zhì)中水對微波功率的全反射系數(shù)相等，被測漿體的密度只與固體顆粒含量有關(guān)，達到消除溫度變化的影響，提高了測量精度。此外本發(fā)明應(yīng)用在輸漿管路上直接測定漿體密度，不必取樣，測量值具有充分代表性，與γ射線密度計相比，避免了對人身的危害。
權(quán)利要求1.一種測定漿體密度的微波密度計，其特征在于輸漿管路上連通的測量管1，測量管的一側(cè)設(shè)置比測溫度補償室2，在測量管上設(shè)置漿體微波探測器6，比測溫度補償室上設(shè)置清水微波探測器7，一個輸出微波功率的微波源8，經(jīng)兩路微波功率分配器9，其中一路1/2微波功率通過漿體側(cè)環(huán)行器10至漿體微波探測器6，幅射至被測漿體介面上，其反射微波功率由漿體側(cè)P—V變換器12轉(zhuǎn)換、A3A4二級線性放大器16放大，另一路1/2微波功率通過清水側(cè)環(huán)行器11至清水微波探測器7，幅射到清水介面上，其反射微波功率由清水側(cè)P—V變換器13轉(zhuǎn)換、A1A2二級線性放大器17放大，兩路放大后的電信號同時輸入微型電子計算機20處理，其輸出信號由V—I轉(zhuǎn)換器21轉(zhuǎn)換，顯示器19顯示出漿體密度A。
2.按照權(quán)利要求1所述的微波密度計，其特征在于比測溫度補償室與測量管鄰接處安設(shè)溫度傳導(dǎo)器3。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的微波密度計，其特征在于比測溫度補償室上連通回流管5。
專利摘要測定漿體密度的微波密度計，適用煤漿、礦漿及其它流動漿體的密度測量，其特征是微波源輸出的微波功率，經(jīng)功率分配器均分兩路，一路輸至與輸漿管路連通的測量管上的微波探測器，并輻射到被測漿體介面，其反射的微波功率經(jīng)轉(zhuǎn)變和放大；另一路輸至設(shè)在測量管一側(cè)的比測溫度補償室上的微波探測器，并輻射到清水介面，其反射的微波功率經(jīng)轉(zhuǎn)變和放大，兩路放大信號同時輸入微型電子計算機處理，顯示器顯示出漿體密度值。消除溫度影響。
文檔編號G01N9/24GK2233580SQ9520252
公開日1996年8月21日 申請日期1995年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月21日
發(fā)明者王金柱, 尹義梅 申請人:煤炭科學(xué)研究總院唐山分院