[發(fā)明專利]一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測方法及其設備

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• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111521638A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 楊旭杰;吳斯鵬;胡偉才;楊建萍;楊波;文紅;廖意勝;周浩楠;熊水權;徐琦;彭一峰;陳佳;張華;杜佳垚;田宇;張羽
• 申請（專利權）人: 長江重慶航道工程局
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權代理有限公司 11129
• 代理人: 胡博文

1.一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測方法，其特征在于：所述含水率檢測方法包括以下步驟：

S1.獲取待檢測固態(tài)物質(zhì)的樣本并分別平整均勻地置于樣本盛放格內(nèi)；

S2.將S1的樣本盛放格置于微波加熱腔內(nèi)對待檢測固態(tài)物質(zhì)的樣本進行微波加熱；

S3.通過紅外熱像系統(tǒng)對經(jīng)微波加熱后的待檢測固態(tài)物質(zhì)的樣本進行溫度檢測及數(shù)據(jù)傳遞；

S4.控制系統(tǒng)接收來自紅外熱像系統(tǒng)的溫度檢測數(shù)據(jù)并處理分析，得出待檢測固態(tài)物質(zhì)的樣本含水率值，其中：

a.所述控制系統(tǒng)以ARM微處理器為核心，內(nèi)置不同初始溫度條件下不同固態(tài)物料的含水率f與紅外熱像系統(tǒng)輸出電壓V參數(shù)模型，根據(jù)紅外熱像系統(tǒng)輸出電壓V與固態(tài)物料含水率f的關系，標定樣本點，建立V與f的映射關系f(V)，測量含水率時，以V為索引，檢索出對應的含水率值f；

b.所述控制系統(tǒng)以ARM微處理器為核心，內(nèi)置固態(tài)物料加熱終了溫度T與紅外熱像系統(tǒng)輸出電壓V參數(shù)模型，根據(jù)紅外熱像系統(tǒng)輸出電壓V與固態(tài)物料加熱終了溫度T的關系，標定樣本點，建立V與T的映射關系T(V)，檢測加熱終了溫度時，以V為索引，檢索出對應的加熱終了溫度T；

由a和b中的兩套參數(shù)模型，計算出加熱終了溫度及含水率值之間的映射關系。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測方法，其特征在于：所述步驟S2包括：

a.由微波發(fā)生模塊連續(xù)產(chǎn)生具有特定功率的微波；

b.波導系統(tǒng)對連續(xù)微波進行引導與約束，使連續(xù)微波進入到微波加熱腔內(nèi)；

c.進入到微波加熱腔內(nèi)的連續(xù)微波對待檢測固態(tài)物質(zhì)的樣本進行微波加熱。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測方法，其特征在于：所述紅外熱像系統(tǒng)包括光學系統(tǒng)、紅外探測器及信號處理單元，光學系統(tǒng)用于接收待檢測固態(tài)物質(zhì)樣本發(fā)出的紅外輻射，并將信號傳輸至紅外探測器，紅外探測器用于對光學系統(tǒng)接收到的紅外輻射信息進行整合分化處理形成紅外光模擬信號并傳遞給信號處理單元；信號處理單元用于將紅外探測器輸出的紅外光模擬信號經(jīng)A/D轉換成電壓數(shù)字信號，并經(jīng)調(diào)理后傳輸至步驟S4的控制系統(tǒng)。

4.一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測設備，其特征在于：包括具有微波加熱腔的殼體本體及集成設置于殼體本體上的電源模塊、微波發(fā)生模塊、波導系統(tǒng)、紅外熱像系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；

電源模塊與其他各模塊電連接并為各模塊供電；

微波發(fā)生模塊與電源模塊電連接并在電源模塊的激勵下連續(xù)產(chǎn)生具有特定功率的微波；

波導系統(tǒng)與微波發(fā)生模塊相連用于對微波發(fā)生模塊產(chǎn)生的連續(xù)微波進行引導和約束；

微波加熱腔與波導系統(tǒng)相連，波導系統(tǒng)將連續(xù)微波引導至微波加熱腔內(nèi)，對放入微波加熱腔內(nèi)的固態(tài)物質(zhì)樣本定量加熱；

紅外熱像系統(tǒng)，用于對加熱后的固態(tài)物質(zhì)樣本進行溫度檢測；

控制系統(tǒng)與紅外熱像系統(tǒng)電信號連接，用于接收紅外熱像系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并儲存和處理，計算出固態(tài)物質(zhì)樣本的含水率。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測設備，其特征在于：還包括按鍵模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊與顯示模塊；

按鍵模塊與控制系統(tǒng)連接，用于完成命令輸入，且信號傳遞的方向為按鍵模塊至控制系統(tǒng)單向傳遞；

數(shù)據(jù)傳輸模塊與控制系統(tǒng)連接，用于實現(xiàn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能；

顯示模塊與控制系統(tǒng)連接，用于數(shù)據(jù)顯示，且信號的傳遞方向為控制系統(tǒng)至顯示模塊單向傳遞；

按鍵模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊及顯示模塊均與電源模塊電連接并由電源模塊供電。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測設備，其特征在于：所述微波發(fā)生模塊包括磁控管、高壓變壓器、高壓電容、高壓二極管、散熱片及安裝板，用于連續(xù)產(chǎn)生具有特定功率的微波能量，其工作頻率為2450MHz。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種適用于多類固態(tài)物質(zhì)的含水率檢測設備，其特征在于：所述波導系統(tǒng)包括至少一個矩形波導，作為微波發(fā)生模塊與微波加熱腔之間的連接部件，用于將磁控管產(chǎn)生的微波連續(xù)不斷地傳輸至微波加熱腔中。