[發明專利]基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 202110571269.5
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113465660B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張小剛;黃德松;陳華;葉恒棣;魏進超;周浩宇;周冰航;王煉紅
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉加

1.一種基于電導率的非接觸式測溫及物料成分檢測裝置的非接觸式測溫和物料成分檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在被檢測設備上安裝檢測裝置，使待測的鐵礦物料處于檢測線圈(4)所產生的磁場范圍之內，設置交流電源(1)的基本參數；

步驟2：在進行檢測之前預先對數據進行實驗室標定：首先標定溫度與物料電導率變化關系，啟動設備，投入物料使其處于正常工況中，利用接觸式測溫方法測量檢測點出實際溫度，同時記錄阻抗信息，然后停止設備，待物料冷卻后取樣并用電導率檢測儀測出物料電導率，多次測量后對各個檢測點進行參數標定，得到理想工況下物料電導率、阻抗與溫度的關系曲線，推導擬合函數；然后對物料成分與電導率的變化關系進行標定，取樣不同成分物料并測出其電導率，進行標定后得到物料電導率、阻抗與成分之間的關系曲線，推導出擬合函數；

步驟3：首先在計算機(3)上構建檢測平臺：利用QT軟件設計圖形界面，包括電導率變化曲線窗口、阻抗變化曲線窗口、溫度監控曲線窗口和物料成分曲線窗口；然后投入物料進行測量，從輸入數據的端口接收阻抗信息，調用之前得到的物料電導率、阻抗與溫度的擬合函數和物料電導率、阻抗與成分之間的擬合函數，計算出被測對象溫度和物料成分，即可對設備進行物料、溫度檢測；

所述檢測裝置包括交流電源(1)、電能質量分析儀(2)、計算機(3)、檢測線圈(4)、線圈磁芯(5)，所述交流電源(1)為工頻交流電源；所述電能質量分析儀(2)的輸入端與檢測線圈(4)的引出線連接，輸出端與計算機(3)連接；所述計算機(3)通過數據端口與電能質量分析儀(2)輸出端連接；所述檢測線圈(4)由一個空心線圈和線圈磁芯(5)構成，空心線圈緊密纏繞在線圈磁芯(5)上；所述檢測線圈(4)的兩根引出線同時連接交流電源(1)與電能質量分析儀(2)，分別用作驅動和阻抗檢測；所述線圈磁芯(5)為低頻耐高溫磁芯；

所述檢測裝置還包括嵌入磁芯(8)，所述嵌入磁芯(8)為低頻耐高溫磁芯，安裝于被測設備內部，位于檢測裝置與物料之間；所述嵌入磁芯(8)的材料為硅鋼，直徑為50～60mm；

所述交流電源(1)的電流大小為1～2A，頻率為45Hz～55Hz；所述檢測線圈(4)繞線選用漆包線，線徑為0.8～1.2mm；所述檢測線圈(4)的線圈匝數為1000～2000匝；所述檢測線圈(4)高度為50～60m；線圈磁芯(5)采用片狀硅鋼疊成，寬度為50～60mm，長度為90～100mm；

所述被測對象電導率σ與檢測線圈阻抗變化率△Z的變化關系滿足以下方程：

其中，k＝R₁/R₂，h＝H/R₂，u＝U/R₂，ω為線圈激勵角頻率；μ₀為真空的磁導率；σ為被測材料的電導率；W為線圈總匝數；β為以R₂為基準歸一化的固有衰減常數；R₁，R₂為線圈外徑、內徑；U，H為線圈高度、提離高度；J₁(a)為第一類一階貝塞爾函數，α為貝塞爾函數自變量；j為虛數符號。