CN203965345U - 测量物料水分的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种测量物料水分的装置，包括：微波信号源，以产生微波信号；将微波信号分成两路微波信号的功分器，功分器与微波信号源相连；微波发射天线，微波发射天线与功分器连接，以将两路微波信号中的一路发射至所要测量的物料；接收透射过物料的微波信号微波接收天线；微波网络，与所述微波接收天线和所述功分器相连的微波网络，以确定微波信号的相位变化和幅度变化；测量物料的上表面与超声测距传感器之间的距离的超声测距传感器；低频信号采集电路；无线通信装置；用于计算所述物料的水分含量的计算机。本实用新型的测量物料水分的装置可有效提高水分测量的精度。另外该装置可远程测量物料水份，具有简单方便的优点。

Description

测量物料水分的装置

技术领域

本实用新型涉及测量设备技术领域，特别涉及一种物料测量水分的装置。

背景技术

物料水分分析在工业生产活动中占有相当重要的地位。目前常用的测量物料水分装置通常采用烘干法、中子法、电容法、红外反射法和微波法等对物料水份进行测量。这些装置都存在一些缺点，例如：

烘干法：将样品在规定条件下加热，把其中的水分蒸发掉，再称量剩下的干物质的质量，与初始总质量进行比较确定水分含量。这种方法原理简单且能够得到物料水分的准确值，但是这种方法制作样品复杂，耗时长。

中子法：通常采用中子慢化法和快中子穿透的方法测量物料中氢元素的含量，再根据氢元素的含量确定水分含量。这种方法的问题是容易受到物料中有机物影响，而且放射源会辐射中子，存在辐射防护问题。

电容法：通过测量物料的电导率确定物料的水分含量。这种方法容易受物料本身特性、物料粒度、物料堆积密度等的影响，导致测量结果不准确。

红外反射法：根据在某些波长的条件下，水对红外光的吸收大于其他波段来测量物料的水分含量。这种方法存在的问题是只能测量浅表面的水分，对于较厚的物料无法准确测量。

微波法：包括透射法、反射法和谐振腔法几种，通过测量物料对微波的作用，例如反射、衰减、相移或谐振等，确定物料的水分含量。使用微波透射法进行水分测量可以获得较高的测量精度，但是，这种方法受到被测物料的厚度影响较大。为此，现有的一种解决方法为采用放射性测厚的方法进行校正，但是使用放射性很不方便且用户较难接受；另一种解决方法为采用电子皮带秤进行流量测量，但是电子皮带秤输出量的响应时间与微波测量数据的响应时间差距较大，二者难以在时间上同步，同时电子皮带秤为接触式测量，在环境较恶劣的工业场所其可靠性较低。

另外，上述的测量装置需要设置在现场，需要现场进行测量，非常不便。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种测量物料水分的装置。该测量物料水分的装置可远程测量物料的水分含量，具有测量精度高且测量方便的优点。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种测量物料水分的装置，包括：微波信号源，以产生微波信号；用于将所述微波信号分成两路微波信号的功分器，所述功分器与所述微波信号源相连；微波发射天线，所述微波发射天线与所述功分器连接，以将所述两路微波信号中的一路发射至所要测量的物料；用于接收透射过所述物料的微波信号微波接收天线；微波网络，所述微波网络包括第一检波器、第二检波器和计算器，所述第一检波器与所述微波接收天线连，所述第二检波器与所述功分器相连，所述计算器分别与所述微波接收天线和所述功分器相连，以确定微波信号的相位变化和幅度变化；测量所述物料的上表面与所述超声测距传感器之间的距离的超声测距传感器；低频信号采集电路，所述低频信号采集电路分别与所述微波网络和所述超声测距传感器相连；无线通信装置；用于计算所述物料的水分含量的计算机，所述计算机通过所述无线通信装置无线地与所述低频信号采集电路相连。

另外，根据本实用新型上述的测量物料水分的装置还可以具有如下附加的技术特征：

所述微波发射天线与所述微波接收天线中心同轴地设置。

所述测量物料水分的装置还包括：机架，承载所述物料的皮带穿过所述机架。

所述微波发射天线位于所述机架的顶部上，所述微波接收天线位于所述机架的底部上。

所述微波发射天线位于所述机架的底部上，所述微波接收天线位于所述机架的顶部上。

所述测量物料水分的装置还包括：分别位于所述机架的顶部和底部的第一微波天线箱和第二微波天线箱，所述微波发射天线和所述微波接收天线分别设置在所述第一微波天线箱和所述第二微波天线箱中。

在位于所述机架的顶部的微波天线箱的下表面设有第一开口，在所述位于机架的底部的微波天线箱的上表面设有第二开口。

所述第一开口和所述第二开口使用微波可透过的材料遮挡。

所述超声测距传感器设置在所述皮带的上方的机架上，并与所述皮带的上表面存在预定的距离，且所述超声测距传感器与所述微波发射天线沿所述皮带的运行方向前后地设置，所述超声测距传感器向下发射超声波。

所述测量物料水分的装置还包括：位于所述机架的背部的机箱，所述微波信号源、所述微波网络和所述低频信号采集电路位于所述机箱中。

本实用新型的测量物料水分的装置通过将超声测距技术与微波透射技术相结合，利用超声测距技术测量的物料厚度信息与微波的相位变化和幅度变化信息确定物料的水分含量，提高水分测量的精度。另外，该测量物料水分的装置的计算机可通过无线装置远程地计算物料的含水量，解决现场测量的不便性，为物料含水量测量带来方便，提高物料含水量的测量效率。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一个实施例的测量物料水分的装置的结构示意图；以及

图2为本实用新型另一个实施例的测量物料水分的装置的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

以下结合附图描述根据本实用新型实施例的测量物料水份的装置。

图1是根据本实用新型一个实施例的测量物料水分的装置的结构示意图。如图1所示，根据本实用新型一个实施例的测量物料水分的装置，包括：微波信号源10、微波网络20、微波发射天线30、微波接收天线40、超声测距传感器50、低频信号采集电路60、计算机70、无线通信装置80和功分器90。

其中，微波信号源10用于产生微波信号。功分器90用于将微波信号分成两路微波信号，功分器90与微波信号源10相连。微波网络20包括第一检波器21、第二检波器22和计算器23，第一检波器21与微波接收天线连40，第二检波器22与功分器90相连，计算器23分别与微波接收天线40和功分器90相连，以确定微波信号的相位变化和幅度变化。微波发射天线30与功分器90相连，用于将两路微波信号中的一路发射至所要测量的物料。微波接收天线用于接收透射过物料的微波信号。超声测距传感器50用于测量物料的上表面与其之间的距离。低频信号采集电路60分别与微波网络20和超声测距传感器50相连，用于接收第一检波器21、第二检波器22、计算器23和超声测距传感器50发送的信号。计算机70通过无线通信装置80与低频信号采集电路60相连，根据超声测距传感器50测量的距离确定物料的厚度，并根据物料的厚度以及微波信号的相位变化和幅度变化确定物料的水分含量。

在本实用新型的一个实施例中，微波接收天线40与微波发射天线30中心同轴地设置。

下面将详细描述本实用新型一个实施例的测量物料水分的装置的结构图和操作流程，以使得本实用新型的方面和优点更加的明显。

如图2所示，并结合图1，本实用新型一个实施例的测量物料水分的装置包括：机架1，微波信号源10、微波网络20、微波发射天线30、微波接收天线40、超声测距传感器50、低频信号采集电路60、计算机70、无线通信装置80和功分器90。承载物料12的皮带13穿过机架1，微波发射天线20设置在机架1的顶部，微波接收天线30设置在机架1的底部且与微波发射天线20中心同轴。微波网络20有三个端口，功分器90、微波接收天线40与低频信号采集电路60分别通过一个端口接入微波网络20。超声测距传感器50接入低频信号采集电路60。低频信号采集电路60有一个接口与电源连接，另一个接口通过无线通讯装置80与计算机70连接。

在本实施例中，微波发射天线30和微波接收天线40可与皮带13的中心处同轴。机架1可为C型机架，也可为其他形状的机架。

此外，在本实施例中，为了避免灰尘与水等对微波天线及其电接头的影响，可在机架1的顶部设置有第一微波天线箱9，在机架1的底部设置有第二微波天线箱11，微波发射天线30设置在第一微波天线箱9内，微波接收天线40设置在第二微波天线箱11内。应理解，微波发射天线30和微波接收天线40的位置也可以互换，例如微波发射天线30设置在第二微波天线箱11内，微波接收天线40设置在第一微波天线箱9内。此外，为了方便微波的发射和接收，可在第一微波天线箱9的下表面设有第一开口，在第二微波天线箱11的上表面设有第二开口，再为了防尘防水等，可使用微波可透的材料遮挡住第一开口和第二开口。

在本实用新型实施例中，超声测距传感器50设置在皮带13的上方的机架1上，且与皮带13的上表面之间具有预定的距离，该预定的距离可变。超声测距传感器50与微波发射天线30沿皮带13的运行方向前后地设置，且超声测距传感器50向下发射超声。

在本实施例中，为了防止灰尘、水、电磁干扰等对电路器件损伤，还可在机架1的背部设置有机箱14，微波信号源10、微波网络20与低频信号采集电路60设置在机箱11内。

上述的第一微波天线箱9、第二微波天线箱11和机箱14可通过焊接的方式固定在机架1上，当然也可通过其他固定方式固定在机架1上。此外，第一微波天线箱9、第二微波天线箱11和机箱14也可安装在不同的位置上，例如，机箱14可安装在机架1的附近的任何位置上。

参考图2，在测量时，载有物料12的皮带13穿过机架1，此时，微波信号源10发出微波信号，微波信号经过功分器90功率分配后分成两路，一路进入微波发射天线30，另一路作为参考信号进入微波网络20的计算器23中。进入微波发射天线30的微波信号透射过皮带13上的物料12后进入微波接收天线40，微波接收天线40将接收的微波信号输入给微波网络20的第一检波器21和计算器23，再经过计算器23与之前的另一路微波信号（即，参考信号）进行相位差（相位变化）和幅度变化的计算后进入低频信号采集电路60。超声测距传感器50将测距信号送入低频信号采集电路60。低频信号采集电路通过无线通信装置80将接收到的信号无线地发送给计算机70，计算机70根据测距信号确定测距信息，微波信号的幅度变化和相位变化以及测距信息获取物料的厚度信息，再连同幅度变化和相位变化一起进行物料水分计算。

应理解，本实用新型的装置还可以与自动控制系统相连，使得自动控制系统根据测量结果控制物料中的水分调节。

本实用新型实施的测量物料水份的装置通过将超声测距技术与微波透射技术相结合，利用超声测距技术测量的物料厚度信息与微波的相位变化和幅度变化信息确定物料的水分含量，提高水分测量的精度。另外，该测量物料水分的装置的计算机可通过无线装置远程地计算物料的含水量，解决现场测量的不便性，为物料含水量测量带来方便，提高物料含水量的测量效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种测量物料水分的装置，其特征在于，包括： 

微波信号源，以产生微波信号； 

用于将所述微波信号分成两路微波信号的功分器，所述功分器与所述微波信号源相连； 

微波发射天线，所述微波发射天线与所述功分器连接，以将所述两路微波信号中的一路发射至所要测量的物料； 

用于接收透射过所述物料的微波信号微波接收天线； 

微波网络，所述微波网络包括第一检波器、第二检波器和计算器，所述第一检波器与所述微波接收天线连，所述第二检波器与所述功分器相连，所述计算器分别与所述微波接收天线和所述功分器相连； 

超声测距传感器，测量所述物料的上表面与所述超声测距传感器之间的距离； 

低频信号采集电路，所述低频信号采集电路分别与所述微波网络和所述超声测距传感器相连； 

无线通信装置； 

计算机，所述计算机通过所述无线通信装置无线地与所述低频信号采集电路相连。 

2.根据权利要求1所述的测量物料水分的装置，其特征在于，所述微波发射天线与所述微波接收天线中心同轴地设置。 

3.根据权利要求1所述的测量物料水分的装置，其特征在于，还包括：机架，承载所述物料的皮带穿过所述机架。 

4.根据权利要求3所述的测量物料水分的装置，其特征在于，所述微波发射天线位于所述机架的顶部上，所述微波接收天线位于所述机架的底部上。 

5.根据权利要求3所述的测量物料水分的装置，其特征在于，所述微波发射天线位于所述机架的底部上，所述微波接收天线位于所述机架的顶部上。 

6.根据权利要求3所述的测量物料水分的装置，其特征在于，还包括：分别位于所述机架的顶部和底部的第一微波天线箱和第二微波天线箱，所述微波发射天线和所述微波接收天线分别设置在所述第一微波天线箱和所述第二微波天线箱中。 

7.根据权利要求6所述的测量物料水分的装置，其特征在于，在位于所述机架的顶部的微波天线箱的下表面设有第一开口，在所述位于机架的底部的微波天线箱的上表面设有第二开口。 

8.根据权利要求7所述的测量物料水分的装置，其特征在于，所述第一开口和所述第二开口使用微波可透过的材料遮挡。 

9.根据权利要求3所述的测量物料水分的装置，其特征在于，所述超声测距传感器设置在所述皮带的上方的机架上，并与所述皮带的上表面存在预定的距离，且所述超声测距传感器与所述微波发射天线沿所述皮带的运行方向前后地设置，所述超声测距传感器向下发射超声波。 

10.根据权利要求3所述的测量物料水分的装置，其特征在于，还包括：位于所述机架的背部的机箱，所述微波信号源、所述微波网络和所述低频信号采集电路位于所述机箱中。