[其他]微顆粒流量測量方法及焦粉流量計

無效

• 申請號: 86106018
• 申請日: 1986-09-12
• 公開（公告）號: CN86106018A
• 公開（公告）日: 1988-03-23
• 發明（設計）人: 毛朝陽
• 申請（專利權）人: 西安市電子測量儀器廠
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01F1/00
• 代理公司: 陜西省發明專利服務中心
• 代理人: 韋民惠

本發明屬于利用微波測量流體或流動的固體材料重量流量的方法，及其為使用該方法而設計的焦粉重量流量計。

關于微顆粒材料如煤粉、焦粉在輸送管內流量的測量，國內外雖方法眾多，但一直沒有一種是實現連續、高精度、低成本、安全操作的測量方法。目前世界上采用的方法有機械法、容積法、重量法，這三種方法因其不能實現連續測量瞬時流量，操作笨重，限制了在工業過程實時控制方面的應用。非接觸法測量以美國、西德、日本采用的同位素法最為先進，但同位素對人體有害，污染環境。美國專利U.S4423-623《流動混合物微波計量計（Microwave????meter????for????fluid????mixtures）》中的第八條：一種測量非均勻混合材料流量比率的方法（Amethod????of????measuring????the????flow????rate????of????a????hcterog????enous????mixture????of????ingredients）是一種微波測量流量比率法。這個已知技術的測試方法是用一個待測混合物可從中穿過流動的波導管，管壁上裝有一個發射探針，距發射探針一定距離有一檢測探針，微波在波導管中從發射探針上被傳播，接收探針又從傳來的微波信號中接收信號，對接收到的信號進行處理，就可確定波導管的特征頻率或傳播波的波長，這個特征頻率或波長是和波導管中混合物的成分有關的。第二對，第三對發射和接收探針確定了波導管的其他部位的這些特性。這些特征頻率之間是有差異的，這是由管內混合材料的不均勻性而引起的，對頻率差異進行相關處理，再用分離法對混合物中的各成分分別進行校準，就得到混合物的流量比率。這個已知技術，雖實現了非接觸連續測量，但尚有下面不足：1.僅測出了混合材料的流量比率，要測得各自的重量流量，還要增加別的測試手段;2.精度保證不了，因為探針只能測波導管內局部的地方，即使使用多對也難消除斷面上流體分布不均勻而引起的測量誤差;3.最大管徑只有3/4時，限制了實際應用范圍。

本發明的目的，旨在提供一種非接觸的、可連續測得瞬時值的、輸送管徑不受限制的、操作安全的微顆粒重量流量的測試方法，并使用此方法設計焦粉重量流量計。

本發明的基本原理是：利用微波發射天線，從兩個方向向待測材料發射兩路微波信號，一路是利用微波遇到運動微顆粒群即發生多普勒效應的特性，測得多普勒頻移，借此頻移，確定微顆粒群的流速V;另一路是利用微波穿過微顆粒群時，其功率的衰減值和微顆粒群濃度有關的特性，測得微顆粒濃度，再根據濃度和流速及輸粉管口徑確定微顆粒的重量流量。

附圖1是本發明微顆粒重量流量測量方法的原理框圖。其中〔1〕是微波源，〔2〕是功率分配器，〔3〕是發射天線，〔4〕輸送微顆粒管道，〔5〕是混頻器，〔6〕是接收天線，〔7〕是檢波器，〔8〕是信號放大器，〔9〕是智能計算裝置。

本方法的主要步驟如下：

（1）、微波源〔1〕產生的微波信號F，經功率分配器〔2〕后被分成兩路微波信號，一路去混頻器〔5〕，作本機振蕩信號輸入待用，一路傳輸到發射天線〔3〕。

（2）、發射天線〔3〕將傳輸來的微波信號，分作兩路，向輸粉管道〔4〕以兩個方向發射，其中一路微波沿與輸送微粒管道〔4〕軸向成θ角的方向上傳播，這路微波信號遇到輸送管道〔4〕內以一定速度流動的微顆粒群，就發生多普勒效應，產生多普勒頻移，頻移信號反射至發射天線〔3〕，被發射天線〔3〕接收后又經功率分配器〔2〕至混頻器〔5〕與本機振蕩信號混頻，獲偏移頻率Fd，Fd經信號放大器〔8〕放大后，輸入智能計算裝置〔9〕。

根據偏移頻率Fd，即可求出輸送管內微顆粒的流速V，計算公式為：

V＝ (Fd×C)/(2Fcosθ)

式中：C是電磁波傳輸速度3×10⁸m/S;

F是微波信號頻率H_z;

V是微顆粒的流速m/S;

θ是微波傳輸方向與輸送管道軸向的夾角;

Fd是多普勒偏移頻率。

該公式以程序的方式預先輸入智能計算裝置〔9〕，機內自動算出微顆粒流速V。