CN103308566A - 煤水分综合传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种煤水分综合传感器，属于传感器技术领域。采用四针平行等长式探针结构,采用绝缘性材料作为固定板；将中心探针固定在圆盘形固定板的圆心，其他三根探针呈120°角且与圆心等距的固定在固定板上；所述固定板由三层PVC板黏合加工而成，第一层与第二层中间设置导电片，将外围的三根探针连接在一起；中心探针的前端嵌入温度传感器。中心探针在参与测量水分的同时，也作温度传感器来探测煤中温度，实现含水量与温度的同步一体测量。本设计也适用于多种工业测量中，且制作简易，操作方便，易于推广。
Description
技术领域
本发明设计了一种煤水分综合传感器，属于传感器技术领域。
背景技术
目前，现有的煤水分测量多采用普通干燥箱烘干，通过烘干煤粉中的水分，称量重量，计算差值，从而得出煤中的水分含量。这种方法工作量大，人为因素造成的误差太多。现有的传感器，如土壤传感器：探头是采用一针、二针、四针等等的平行等距不锈钢针结构，直接插入土壤中测量其含水率。
由于温度对煤水分测量精度有显著影响，寻找一种合适的准确的测温方法，得出更加准确的实验数据，实现含水量与温度的同步一体测量的问题亟待解决。考虑到温度影响时较常采用的为普通温度检测器测量煤粉表面温度，从而计算温度对含水率的影响。但是这种表面的温度测量方法不能得到煤粉内部实际温度的准确值，误差较大，且同时使用两个传感器较为繁琐，不便于操作。若用热电阻制作单独的温度传感器，插入煤粉中同时与水分传感器工作，虽然解决了测量内部温度的问题，但是插入的热电阻探针会影响其他水分探针的磁场，从而使测量结果出现误差。
发明内容
本发明的目的在于设计一种新型的煤水分综合传感器，主要解决煤粉中水分与温度的同步一体测量问题。
本发明要解决的上述技术问题所采用的新的技术方案如下：
采用四针平行等长式探针结构,采用绝缘性材料作为固定板；将中心探针固定在圆盘形固定板的圆心，其他三根探针呈120°角且与圆心等距的固定在固定板上，通过四个探针间介质的介电常数影响改变四针探针阻抗从而达到测量含水率的目的；所述固定板由三层PVC板黏合加工而成，第一层与第二层中间设置导电片，将外围的三根探针连接在一起；中心探针的前端嵌入温度传感器。
所述探针由两段不同直径的不锈钢管焊接而成，且在连接处的细直径不锈钢管上有长度为1～1.5CM的外螺纹，粗直径不锈钢管上设置接线固定孔，使用螺丝通过小孔对导线进行固定。
所述三层固定板，第一层四个探针固定通过处为圆孔，第二层和第三层对应位置为正六边形方孔。探针在三层固定板的孔中穿过，让探针粗直径一端边接触第一层板，探针细直径一端拧上六角螺母，并将螺母卡进第二层和第三层板的六角形方孔中拧紧，将探针和固定板固定在一起。
所述所有探针细直径不锈钢管前端分别安装锥形头，且中心探针的锥形头的内部为中空，将温度传感器通过粘结固定在其中，从传感器两端引线到粗直径不锈钢管端测量温度。
本发明的有益效果是：
与传统的煤水分测量技术相比有以下几点优点和改进改进：
第一，与传统的烘干法相比，避免了通过烘干煤粉中的水分，称量重量，计算差值，从而得出煤水分的含量等操作强度大的过程，且减小了因为人为因素造成的误差。
第二，考虑温度对煤含水量测量的影响时，简化了使用水分传感器测量的同时还需要额外再增加温度传感器的过程，将煤水分测量与温度测量一体化，使用一个仪器就能实现两种功能，效率高。使用温度传感器嵌入探针直接插入煤粉中，直接有效测量煤体内部温度，误差小，且避免了再外插热电阻影响原本四探针间的电磁场分部，更有效的提高了装置的精度，制作简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明绝缘固定板结构示意图；
图3为本发明探针结构示意图。
图中标号：
1-绝缘固定板第一层；2-导电片；3-绝缘固定板第二层；4-绝缘固定板第三层；5-探针粗直径管段；6-接线固定孔；7-外螺纹；8-六角螺母；9-探针细直径管段；10-锥形头。
具体实施方式
本发明提供了一种煤水分综合传感器，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1-3所示，采用四针平行等长式探针结构,采用绝缘性材料作为固定板；将中心探针固定在圆盘形固定板的圆心，其他三根探针呈120°角且与圆心等距的固定在固定板上；所述固定板由三层PVC板黏合加工而成，第一层与第二层中间设置导电片，将外围的三根探针连接在一起；中心探针的前端嵌入温度传感器。
探针为四根不锈钢管，钢管由两段不同直径的探针粗直径管段5及探针细直径管段9焊接而成，探针粗直径管段5上设接线固定孔6，螺丝通过小孔对导线进行固定，在两段钢管连接处的探针细直径管段9上有1～1.5CM的外螺纹7。固定板由三层PVC板黏合加工而成，从上到下，绝缘固定板第一层1上四个探针通过的地方为圆孔，绝缘固定板第二层3和绝缘固定板第三层4对应位置为正六边形方孔。绝缘固定板第一层1与绝缘固定板第二层3中间设置导电片2，将外围的三根探针连接在一起。探针与固定板连接处，探针在三层板的孔中穿过，让探针粗直径管段5一端接触绝缘固定板第一层1，探针细直径管段9端拧上六角螺母8，并将螺母卡进绝缘固定板第二层3和绝缘固定板第三层4的六角形方孔中，拧紧，将探针和固定板固定在一起。
每个探针的细直径段前端分别安装一个锥形头10，且中心探针的锥形头的内部制作成中空，将温度传感器（如Pt100）用胶固定在其中，从Pt100两端引线到探针粗直径管段5端口测量温度。传输信号的同轴电缆的内导线与中心探针（即Pt100测温探针）相连，外部屏蔽线与周围三个探针相连传输，通过检测传输线两端电压来获得煤水分含水量的值。
使用时，将探头垂直插入被测煤粉中，通过中心探针顶端的Pt100部分连接放大电路组成的测温部分来测量计算煤粉内部温度，同时四针探针结构如上述方法连接同轴电缆传输线的结构，通过测量传输线两端电压，再由煤介电常数与传输线两端电压的关系来计算得出煤粉含水量。通过上述内容实现含水量与温度的同步一体测量。
Claims (4)
1.一种煤水分综合传感器，其特征在于：采用四针平行等长式探针结构,采用绝缘性材料作为固定板；将中心探针固定在圆盘形固定板的圆心，其他三根探针呈120°角且与圆心等距的固定在固定板上；所述固定板由三层PVC板黏合加工而成，第一层与第二层中间设置导电片，将外围的三根探针连接在一起；中心探针的前端嵌入温度传感器。
2.根据权利要求1所述的煤水分综合传感器，其特征在于，所述探针由两段不同直径的不锈钢管焊接而成，且在连接处的细直径不锈钢管上有长度为1～1.5CM的外螺纹，粗直径不锈钢管上设置接线固定孔，使用螺丝通过小孔对导线进行固定。
3.根据权利要求1所述的煤水分综合传感器，其特征在于，所述三层固定板，第一层四个探针固定通过处为圆孔，第二层和第三层对应位置为正六边形方孔。
4.根据权利要求2所述的煤水分综合传感器，其特征在于，所述所有探针细直径不锈钢管前端分别安装锥形头，且中心探针的锥形头的内部为中空，将温度传感器通过粘结固定在其中，从传感器两端引线到粗直径不锈钢管端测量温度。
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Country Status (1)
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Application publication date: 20130918 |