[發(fā)明專利]基于二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)的無(wú)源無(wú)線傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210209601.8
• 申請(qǐng)日: 2022-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN114577856B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董麗娟;席浩焱;董勇;趙越;劉艷紅;蘇曉強(qiáng);石云龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大同大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/02
• 分類號(hào): G01N27/02;G01N27/22
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11562
• 代理人: 李娜

本發(fā)明公開基于二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)的無(wú)源無(wú)線傳感器，包括：四個(gè)線圈、平行板電容器與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；所述平行板電容器用于根據(jù)不同比例的煤矸混合樣品產(chǎn)生變化電容數(shù)據(jù)；所述四個(gè)線圈用于根據(jù)所述變化電容數(shù)據(jù)產(chǎn)生電感數(shù)據(jù)；所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀用于根據(jù)所述電感獲得反射光譜，基于所述反射光譜獲得二階EP點(diǎn)，基于所述二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)。通過(guò)本發(fā)明提出的基于二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)的無(wú)源無(wú)線傳感器在煤矸混合比例監(jiān)測(cè)方面靈敏度更高，更具優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)源無(wú)線傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)的無(wú)源無(wú)線傳感器。

背景技術(shù)

煤炭作為當(dāng)代世界最主要的能源和最重要的工業(yè)原料之一，大多使用綜放機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)進(jìn)行開采，雖然具有高產(chǎn)、高效及低耗的特點(diǎn)，但是頂煤放落大多依靠人工目測(cè)來(lái)進(jìn)行控制。由于采煤工作面灰塵大，一方面帶來(lái)現(xiàn)場(chǎng)操作工人安全問(wèn)題，另一方面人工很難準(zhǔn)確判斷頂煤放落速度，不可避免的導(dǎo)致放落煤過(guò)程中的過(guò)放和欠放狀況，前者會(huì)造成煤質(zhì)下降，后者將導(dǎo)致回收率降低。因此，對(duì)放落煤過(guò)程中煤和煤矸的混合度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不僅是提高煤炭質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，而且對(duì)關(guān)閉放落煤口的時(shí)間控制具有重要意義。

無(wú)線傳感器(Wireless?Sensors，WS)可用于在有線連接無(wú)法實(shí)現(xiàn)的惡劣或封閉環(huán)境中進(jìn)行非接觸式連續(xù)工作。自1967年Collins首次使用微型螺旋電感(L)和壓敏電容(C)實(shí)現(xiàn)可植入式的眼壓傳感器開始，基于LC共振的無(wú)源無(wú)線傳感器在過(guò)去幾十年中經(jīng)歷了快速的發(fā)展，已經(jīng)在工業(yè)(輪胎壓力監(jiān)測(cè)、射頻識(shí)別)和醫(yī)療(骨骼愈合檢測(cè)、生理監(jiān)測(cè))上得到了廣泛的應(yīng)用。通常，這些無(wú)源LC傳感器的工作機(jī)制伴隨著共振頻率的偏移，即待測(cè)量(壓力、應(yīng)力、溫度、濕度等)的變化引起電容或電感元件的失諧。然而，當(dāng)待測(cè)量變化量較小時(shí)，共振頻率的偏移也較小。因此，需要從較小變化量中提供一種增大共振頻率偏移量的策略，從而提高傳感器的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述問(wèn)題。提出一種基于二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)的無(wú)源無(wú)線傳感器，基于實(shí)現(xiàn)滿足二階EP點(diǎn)的條件，提高無(wú)源無(wú)線傳感器的靈敏度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了基于二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)的無(wú)源無(wú)線傳感器，包括：四個(gè)線圈、平行板電容器與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；

所述平行板電容器用于根據(jù)不同比例的煤矸混合樣品產(chǎn)生變化電容數(shù)據(jù)；

所述四個(gè)線圈用于根據(jù)所述變化電容數(shù)據(jù)產(chǎn)生電感數(shù)據(jù)；

所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀用于根據(jù)所述電感數(shù)據(jù)獲得反射光譜，基于所述反射光譜獲得二階EP點(diǎn)，基于所述二階EP點(diǎn)進(jìn)行煤矸混合比例監(jiān)測(cè)。

可選地，所述四個(gè)線圈為同一軸心放置；

所述四個(gè)線圈依次為：負(fù)載線圈、接收線圈、發(fā)射線圈與激勵(lì)線圈；

所述發(fā)射線圈與接收線圈為兩個(gè)相同的諧振線圈；

所述負(fù)載線圈與激勵(lì)線圈為兩個(gè)相同的非諧振線圈。

可選地，所述發(fā)射線圈與接收線圈均為三匝螺旋式結(jié)構(gòu)，環(huán)內(nèi)徑均為136mm，環(huán)間距均為10mm；

所述負(fù)載線圈與激勵(lì)線圈環(huán)直徑均為150mm。

可選地，所述發(fā)射線圈與接收線圈均加載可調(diào)電容裝置，用于調(diào)節(jié)諧振頻率。

可選地，所述平行板電容器包括兩個(gè)鋁極板，所述兩個(gè)鋁極板相距50mm，所述兩個(gè)鋁極板之間用于放入不同比例的的煤矸混合樣品；

所述兩個(gè)鋁極板的厚度、長(zhǎng)度和高度相同，分別為1mm、100mm和40mm；

所述平行板電容器與所述發(fā)射線圈串聯(lián)，組成一個(gè)LC共振系統(tǒng)。

可選地，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀包括第一端口與第二端口；