CN108444872A - 球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置及方法，该装置包括球状颗粒流容器，在球状颗粒流容器内放置若干球形模拟元件，至少一个球形探测装置，以及上位机，无线充电与读写模块，无线充电与读写模块通过非接触的方式给所述球形探测装置充电，并接收球形探测装置输出的状态参数信号，并将收到的所述状态参数信号输入上位机。通过微处理器控制传感器模块、温度传感器采集相应的状态参数；然后通过微处理器将采集的状态参数一定格式编码并实时的保存于存储模块，待到测量结束后，通过上位机发送读取命令至无线充电与读写模块，开始读取保存于存储模块内的状态参数并对球形探测装置进行无线充电。
Description
技术领域
本发明涉及一种球状颗粒流测量方法和装置，具体涉及一种球状颗粒流运动状态参数的测量方法和装置。
背景技术
球状颗粒流是大量球状颗粒物质在外力作用或内部应力发生变化时产生的类似流体的运动状态。球状颗粒流的范围很广，化肥的堆积、糖果的堆积、沙丘的演化、高温气冷堆堆芯等都是球状颗粒流的例子。在球状颗粒流颗粒运动状态的测量中，为了不影响球状颗粒流模拟装置内的球场和球形模拟元件的运动轨迹，很难将现有的传感器直接固定在球形模拟元件表面的测量方式来实现球状颗粒流模拟系统内颗粒的状态参数的测量。
特别地，在解决反应堆堆芯测量问题上，清华大学核能与新能源研究院提出了一种由反应堆堆芯外的探测器监测内功率分布的方法。即：通过探测器空间响应函数，建立堆内功率分布与堆芯外探测器读书的线性映射关系，从而把堆内功率分布的变化规律转化为探测器读数本身的变化规律。但该方法过多依赖计算和建模的正确性，不能直接地、实时地测量反应堆模拟系统内的状态参数。中国科学院上海应用物理研究所设计了一种无线探测装置（专利申请号：201310727919.6），该装置通过采集各传感器的数据得到反应堆堆芯的状态参数，但是其最长工作时间为4小时，功耗较高。在测量过程中，该装置可能出现无线断流等问题。测量过后，需拆卸探测装置对聚合物电池进行充电，固不能长时间采集反应堆堆芯的状态参数，除此之外，该装置不能测量所处环境的磁场强度与方向。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置及方法，以在不影响球状颗粒流模拟装置内的球场和球形模拟元件的运动轨迹的前提下，实现对球状颗粒流颗粒间状态参数的实时、直接、连续的测量并存储。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置，包括一球状颗粒流容器，若干放置在所述球状颗粒流容器内的球形模拟元件，至少一个与球形模拟元件设计参数相同的球形探测装置，且该球形探测装置放置于球形模拟元件的流堆中，以及上位机 ，无线充电与读写模块，无线充电与读写模块通过非接触的方式给所述球形探测装置充电，并接收球形探测装置输出的状态参数信号，并将收到的所述状态参数信号输入上位机。
所述球形探测装置包括一个球形外壳、一个放置在所述球形外壳内的数据采集与存储模块、无线充电与收发模块以及所述球形外壳与所述数据采集与存储模块、无线充电与收发模块之间的填充物；所述数据采集与存储模块包括用于采集所述球形探测装置状态参数的传感器模块、用于采集温度的温度传感器；用于存储状态参数数据的存储模块、无线充电与收发模块、微处理器，所述微处理器接收所述传感器模块采集的球形探测装置的状态参数数据，并将状态参数数据以一定格式编码后保存于存储模块；所述微处理器连接所述无线充电与收发模块，用于对电源进行无线充电并输出编码后的所述状态参数，其中，无线充电与收发模块包括用来感受磁场变化的受电圈与信号处理电路。
所述无线充电与读写模块包括用来引起磁场变化的送电圈、信号处理电路与读写控制模块；无线充电与读写模块通过USB接口或RS232串行接口与上位机连接。
所述传感器模块包括采集所述球形探测装置加速度的加速度传感器、用于采集所述球形探测装置角加速度的角加速度传感器和用于采集所述球形探测装置磁场强度和方向的磁力计。
所述温度传感器为热电阻传感器或热电偶传感器。
一种采用球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置测量状态参数的方法，首先将球形探测装置与球形模拟元件放置于球状颗粒流容器中，使球形探测装置与球形模拟元件同步运动；通过微处理器控制传感器模块、温度传感器采集相应的状态参数；然后通过微处理器将采集的状态参数一定格式编码并实时的保存于存储模块，待到测量结束后，通过上位机发送读取命令至无线充电与读写模块，开始读取保存于存储模块内的状态参数并对球形探测装置进行无线充电。
本发明的有益效果是：
本发明设计了一种低功耗的球形探测装置来实时测量球状颗粒流模拟装置内的球形模拟燃料元件的加速度、角加速度、磁场强度与方向、温度，并将加速度、角加速度、磁场强度与方向、温度等状态参数以一定格式编码并保存于存储模块。通过低功耗设计，延长系统的工作时间，可以完整的记录球形模拟元件的状态参数。测量结束后，可对球形探测装置进行无线充电并读取存储模块中的状态参数。充电与读取过程无需拆卸球形探测装置，实现了非接触式读取。
附图说明
图1为本发明的测量球状颗粒流模拟装置内的状态参数的探测系统结构示意图；
图2为图1中的球形探测装置的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的测量球状颗粒流模拟装置内的状态参数的探测系统，其中，球状颗粒流模拟装置包括球床1以及球床1内作为球形模拟元件2。除此之外，还包括球状颗粒流模拟装置外的上位机 4，读写模块5，受电圈6。
如图2所示，球形探测装置3包括一球形塑料壳31，填充物32。为了不影响球状颗粒流模拟装置内的球场和球形模拟元件的运动轨迹，该球形探测装置的设计参数与球形模拟元件2相同。
如图2所示，本发明的球形探测装置3的硬件模块包括：传感器模块34包括一用于采集球形探测装置加速度、角加速度、磁场强度的传感器，在本实例中优先选用MPU9250；温度传感器35用来采集球形探测装置内的温度，优先选用DS18B20；微处理器36优先选用内核为Cortex-M3的STM32F103系列单片机，其用于控制各传感器采集相应的状态参数，并将状态参数以一定格式编码并保存于存储模块37；存储模块37用来保存以一定格式编码的状态参数，其通信方式为SPI，优先选用SD卡；受电圈与收发模块38用来对电源模块39进行无线充电。待测量结束后，通过此模块读取存储模块37中的状态参数并传输至上位机4。
在本实施例中，读写模块5通过USB接口或RS232串行接口与上位机4连接。
本发明的球形探测系统的工作方法步骤如下：
步骤1，提供所述的探测系统；
步骤2，通过所述探测系统的所述微处理器控制所述传感器采集所述球形探测装置的加速度、角加速度、磁场强度与方向、温度等状态参数。
步骤3，通过所述探测系统的所述微处理器将采集的状态参数进行一定格式的编码；
步骤4，通过所述探测系统的所述的存储模块将所述格式的编码并保存；
步骤5，重复步骤2至步骤4直至测量结束；
步骤6，测量结束后，通过所述无线探测系统的无线充电与读写模块接收所述无线充电与收发模块从所述存储模块中读取的状态参数，并发送至上位机。
综上所述，本发明在球状颗粒流容器中放置了与球形模拟元件的设计参数相同的球形探测装置，并在该球形探测装置内集成了微处理器、传感器模块、存储模块、电源管理模块以及无线充电与收发模块。所以，当该球形探测装置与球形模拟元件一起运动时，其内部传感器可以实时检测球形探测装置的加速度、角加速度、磁场强度以及形探测装置内部的温度，然后将这些状态参数以一定的格式编码并保存至存储模块，再通过球形探测装置内部的无线充电与收发模块与外部的无线充电与读写模块将状态参数从存储模块传输至上位机。由于球形探测装置与球形模拟元件设计参数相同，所以两者的状态参数相同。可见，本发明的低功耗设计能够在不影响球状颗粒流模拟装置内的球场和球形模拟元件的运动轨迹的前提下，实现对球状颗粒流颗粒间状态参数的实时、连续、直接测量并存储。
Claims (6)
1.一种球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置，其特征在于：包括一球状颗粒流容器，若干放置在所述球状颗粒流容器内的球形模拟元件，至少一个与球形模拟元件设计参数相同的球形探测装置，且该球形探测装置放置于球形模拟元件的流堆中，以及上位机 ，无线充电与读写模块，无线充电与读写模块通过非接触的方式给所述球形探测装置充电，并接收球形探测装置输出的状态参数信号，并将收到的所述状态参数信号输入上位机。
2.根据权利要求1所述的球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置，其特征在于：所述球形探测装置包括一个球形外壳、一个放置在所述球形外壳内的数据采集与存储模块、无线充电与收发模块以及所述球形外壳与所述数据采集与存储模块、无线充电与收发模块之间的填充物；所述数据采集与存储模块包括用于采集所述球形探测装置状态参数的传感器模块、用于采集温度的温度传感器；用于存储状态参数数据的存储模块、无线充电与收发模块、微处理器，所述微处理器接收所述传感器模块采集的球形探测装置的状态参数数据，并将状态参数数据以一定格式编码后保存于存储模块；所述微处理器连接所述无线充电与收发模块，用于对电源进行无线充电并输出编码后的所述状态参数，其中，无线充电与收发模块包括用来感受磁场变化的受电圈与信号处理电路。
3.根据权利要求2所述的球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置，其特征在于：所述传感器模块包括采集所述球形探测装置加速度的加速度传感器、用于采集所述球形探测装置角加速度的角加速度传感器和用于采集所述球形探测装置磁场强度和方向的磁力计。
4.根据权利要求2所述的球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置，其特征在于：所述温度传感器为热电阻传感器或热电偶传感器。
5.根据权利要求1所述的球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置，其特征在于：所述无线充电与读写模块包括用来引起磁场变化的送电圈、信号处理电路与读写控制模块；无线充电与读写模块通过USB接口或RS232串行接口与上位机连接。
6.一种采用权利要求1-4任一所述球状颗粒流颗粒运动状态的测量装置测量状态参数的方法，其特征在于：首先将球形探测装置与球形模拟元件放置于球状颗粒流容器中，使球形探测装置与球形模拟元件同步运动；通过微处理器控制传感器模块、温度传感器采集相应的状态参数；然后通过微处理器将采集的状态参数一定格式编码并实时的保存于存储模块，待到测量结束后，通过上位机发送读取命令至无线充电与读写模块，开始读取保存于存储模块内的状态参数并对球形探测装置进行无线充电。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101776565A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-07-14 | 山东理工大学 | 陶瓷球磨机研磨过程在线实时检测装置 |
| CN102062679A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-05-18 | 中北大学 | 一种球转子空间运动轨迹与转正时间的测量方法 |
| CN102788610A (zh) * | 2012-03-09 | 2012-11-21 | 山东理工大学 | 球磨机内部球石群及矿料动态分布检测系统及方法 |
| CN103714371A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 测量堆芯模拟装置内的状态参数的无线探测系统及方法 |
| CN104359479A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-02-18 | 青岛理工大学 | 一种混凝土运动轨迹测量系统 |
| CN104764450A (zh) * | 2015-03-17 | 2015-07-08 | 中国海洋石油总公司 | 一种用于监测球磨机内部介质运动状态的磨球传感器 |
| US20160317874A1 (en) * | 2011-03-25 | 2016-11-03 | May Patents Ltd. | System and Method for a Motion Sensing Device which Provides a Visual or Audible Indication |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101776565A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-07-14 | 山东理工大学 | 陶瓷球磨机研磨过程在线实时检测装置 |
| CN102062679A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-05-18 | 中北大学 | 一种球转子空间运动轨迹与转正时间的测量方法 |
| US20160317874A1 (en) * | 2011-03-25 | 2016-11-03 | May Patents Ltd. | System and Method for a Motion Sensing Device which Provides a Visual or Audible Indication |
| CN102788610A (zh) * | 2012-03-09 | 2012-11-21 | 山东理工大学 | 球磨机内部球石群及矿料动态分布检测系统及方法 |
| CN103714371A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 测量堆芯模拟装置内的状态参数的无线探测系统及方法 |
| CN104359479A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-02-18 | 青岛理工大学 | 一种混凝土运动轨迹测量系统 |
| CN104764450A (zh) * | 2015-03-17 | 2015-07-08 | 中国海洋石油总公司 | 一种用于监测球磨机内部介质运动状态的磨球传感器 |
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