[實用新型]基于弦振動的煤倉料位檢測系統

有效

• 申請號: 201720827453.0
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN206876261U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 胡志裕;王強;解海卿
• 申請（專利權）人: 太原師范學院
• 主分類號: G01F23/22
• 分類號: G01F23/22
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源,曹一杰

技術領域

本實用新型涉及物料高度檢測，具體為一種基于弦振動的煤倉料位檢測系統。

背景技術

對于煤礦、洗煤廠、電廠等，煤倉的料位檢測是煤炭存量、煤炭質量檢測的重要指標，對料位的自動、連續監測是自動化程度提高的重要體現。因現場工況復雜、粉塵大、易粘易掛等特點，使得料位的精確、連續測量成為物位測量技術中的一大難點。目前煤倉料位的自動測量最常用的方式主要有重錘法、超聲波測距法和激光測距法。其中，重錘法根據重錘下降距離折算料位高度，原理簡單、可靠，能夠避免粉塵、懸掛物的干擾，測量精度高，但其測量速度較慢，完成一次測量需重錘上下往復，不利于連續監測；超聲波法測量一個超聲波脈沖從發出到返回整個過程所用的時間，但由于煤倉中粉塵嚴重、受各種懸掛物的作用會產生虛假回波，影響測量結果，同時，超聲波發散角大且功率有限，難以實現長距離測量，量程受限；激光法測量激光脈沖從發出到返回的時間，同樣也會受煤倉中粉塵、各種懸掛物的作用產生虛假回波，同時，由于激光傳播速度極快，所以傳播時間小，對時間測量的相對誤差偏大，另外對于煤倉，煤炭為黑色，對光波吸收作用很強，反射光強度很低，不利于測量。

發明內容

本實用新型為解決目前煤倉內部料位高度的檢測存在測量速度慢以及測量結果不準確的技術問題，提供一種基于弦振動的煤倉料位檢測系統。

本實用新型所述的基于弦振動的煤倉料位檢測系統是采用以下技術方案實現的：一種基于弦振動的煤倉料位檢測系統，包括垂直連接在用于盛放物料的筒倉內部頂端和底端之間的弦線、用于擊弦的機械擊弦裝置、用于采集弦線振動頻率的聲波頻譜儀以及計算機系統；所述計算機系統的信號輸出端與機械擊弦裝置的信號輸入端相連接；聲波頻譜儀的信號輸出端與計算機系統的信號輸入端相連接。

本系統基于弦振動理論，測量弦振動發出的聲音頻率，利用多項式擬合得到弦長和振動頻率的定標模型，精確計算弦長，從而確定料位高度。整個測量過程包括擊弦、聲音頻譜測量、數據分析處理。

采用本實用新型所述的基于弦振動的煤倉料位檢測系統對煤倉料位進行檢測的方法，包括以下步驟：

（a）、設筒倉高度為H，料位高度為h，弦長即弦線自由振動的長度為l，當倉內料位發生變化時，弦線自由振動的長度l發生變化；則弦長和料位高度關系為h=H-l；

（b）、料位定標

筒倉料位變化時，弦線自由振動的長度l也變化，同時料位變化也會使弦線的張力發生微小變化，弦線的振動頻率f也會發生相應的變化；對此采用多項式擬合建立弦長l和頻率f的數學模型，利用回歸分析來得到定標模型；將弦長l和頻率f的關系用高階多項式表示如下：

l=a₀+a₁f + a₂f²+…+ a_nfⁿ

式中a₀、a₁、…，a_n分別為各階回歸系數，具體階數n由用來定標的數據量來決定；在不同料位高度下，通過計算機系統控制電機帶動聯動杠桿擊弦，并通過聲波頻譜儀采集弦線振動頻率，進而測出料位高度分別為l₁、l₂、…、l_m時對應的弦線的振動頻率f₁、f₂、…、f_m，其中，m>n，可得到回歸方程：

數學模型建立以后，計算機系統在相應軟件的支持下結合相關數據進行擬合，得到回歸方程系數a₀、a₁、…，a_n的值，建立弦長l和頻率f之間的定量關系；