CN207472344U - 一种微波固体流量检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微波固体流量检测装置，包括柱状壳体，壳体内部设置有微波发射装置，微波接收装置，A/D模数转换装置、滤波降采样装置、FFT变换和幅度谱计算装置，输出装置，本实用新型具有准确度高，适应性强的优点。

Description

一种微波固体流量检测设备

技术领域

本实用新型属于固体流量检测技术领域，尤其涉及微波固体流量检测设备，可用于冶金、环保、纸浆造纸、矿石、核电、化工等众多行业中的流动固体监测。

背景技术

流量的在线精确测量一直是流量计发展的难点，也是工业测量参数的难点之一，传统的流量计检测方法存在检测场景要求苛刻，制造成本高，实时测量精度难以评价等问题。随着经济的发展，工业水平的提高，固体、颗粒、粉末等物料的定量给料和配料成为工业过程控制的关键。近年来，随着微处理器的快速发展，智能仪表的流量在线测量技术应运而生，在线流量测试方式是现代流体测量领域的一种趋势。

微波固体流量计是采用24GHZ高频微波，通过传感器与管道之间电磁场的耦合，产生一个测量场。当被检测介质从微波检测场经过时，传感器传送低功率微波并接收物体反射回的能量。接收到的微波反射频率与发射频率产生频差，从而在输出端产生一低频交流电压，即微波传感器检测到运动介质的数量和流速。测量场的微波能量被固体颗粒反射回来并被接收器接收，根据多普勒原理，微波固体流量计仅流动的颗粒能被测量，结合记录的颗粒数目和状态可计算出流量(质量)。微波固体流量计接收数据处理器是通过多普勒效应来进行调节的，物料传送速度的加快只不过改变探头接收信号的速度，介质可视化，过程自动化。

现有技术中，CN205785360U公开了一种固体流量计，包括底座、电机、太阳能电池、旋转叶片、进料口、转轴、充电口、控制器、显示屏、按钮、出料口、压力传感器、计量腔、外壳，所述底上设有电机、太阳能电池和控制器，在所述控制器上有显示屏和按钮，所述转轴连接旋转叶片，在流量计上端设有进料口，下端设有出料口，所述两个压力传感器相对放置形成出料口，所述计量腔与外壳连接。其将结构复杂，在线操控性差。

CN105865546A为解决现有固体流量计的陶瓷管破裂时造成压力、粉尘泄漏的问题而设计，该固体流量计安装结构为，输送管道上设置有金属外壳以及与金属外壳连接的电器盒，金属外壳内设置有固体流量计，固体流量计的陶瓷管与金属外壳之间形成密封，固体流量计的测量电极与电器盒内的电路板连接，固体流量计与电器盒之间设置有密封隔离件，测量电极经密封隔离件连接电路板，密封隔离件用于将固体流量计与电器盒之间相互隔绝。但是没有解决在线实时监测，调控的问题。

因此，现有流量计存在在线测量数据精度低、信号反馈滞后，运算效率低，在线监测条件要求苛刻并且适用性差等缺陷。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服上述固体流量计检测不准确、灵敏度低、实时性差、可操作性差，适用性差等缺陷，提供一种微波固体流量检测装置通过对微波头的从结构到软件的整体优化，达到灵敏度高，抗干扰能力强、易操控的效果，可以对固体输送进行实时监控。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种微波固体流量检测设备，包括柱状壳体，壳体内部设置有微波发射装置，微波接收装置，A/D模数转换装置、滤波降采样装置、FFT变换和幅度谱计算装置，输出装置。

优选，微波发射装置为变频可调功率微波发射装置。发射频率和功率的可调整，大大的提升了检测的灵活性。

优选，微波发射装置中包含锁相芯片。锁相芯片的增加，使得微波的发射更加稳定。

优选，微波发射装置包括导波管，扫频信号发生器和点频信号发生器。

优选，所述微波发射装置和微波接收装置集成为射频收发一体化结构，用于微波信号的发射和接收。

优选，还包含FPGA数字信号处理器，所述FPGA数字信号处理器，微波接收装置接收到的微波信号通过数模转换装置，进入FPGA数字信号处理器。

优选，其中还包括抗混叠滤波器，进行滤波处理。

优选，其中FPGA配置为主动串行模式、被动串行模式、JTAG模式。

优选，其中还包含4-20mA电路环。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型采用微波固体流量计检测流体的速度、密度等，该装置、系统含有FPGA数字信号处理系统，收发一体化多普勒回波采集系统，锁相环电路实现流量信息的准确测量、监控，灵敏度高，抗干扰能力强、易操控，可以对固体输送进行实时监控。

并且，本实用新型微波发射装置具有频率可调，功率可调，可扫频，可点频的特点，相对于现有技术的一切不可调整的微波流量计，具有适应性强的优势，可以根据具体工况的不同进行全方位的调整。

本实用新型的微波固体流量检测装置采用先进的传感以及微波技术，通过控制系统在线进行闭环控制，保证了给料管内流量的实时准确监测，优化输送系统以及燃烧条件。采用FPGA，同时采用高速AD采集芯片，高速采集微波头过来的信号，并进行复杂的算法，对信号进行信号处理，可在线测量和储存物料的流量，且可根据需要，建立输送规则。而采用锁相环电路，不受温度的影响，可以通过软件改变微波头的发射功率和频率。并且可以根据物料实时流量，控制添加剂的量，稳定产品的质量，降低了成本。采用微波固体流量计进行在线测量，物料输送量变得清楚透明且可随意调整比例，实现系统的连续工作。

本实用新型的微波固体流量计也可以采用多个组合的方式进行设置，多个流量计采集到的数据进行比对处理，可以得到更加精确的流量数据。

附图说明

图1为应用本实用新型的检测装置的微波固体流量计检测系统示意图

图2为具体实施例的微波固体流量计外观图

附图标记：1、探测杆；2、外壳；3、电路板；4、测量端面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式详细介绍本实用新型的内容。图1为微波固体流量计检测系统示意图。

本实用新型提出的一种微波固体流量计，包括多普勒回波采集模块、传感板、转换板、上位机，其中传感板包含A/D模数转换模块、滤波降采样模块、FFT变换和幅度谱计算模块，转换板用于将数字信号转为电流信号，进行电流输出，作为显示装置的信号源。其系统示意图如图1所示，包括用于微波发射和接受的微波头，接受的微波经过A/D模数转换，滤波降采样，快速傅里叶FFT计算，幅度谱计算，流量、速度、浓度等参数计算，最后得到检测结果。

A/D模数转换装置、滤波降采样装置、FFT变换和幅度谱计算装置，输出装置。

实施例1

本实施例是本实用新型的一种具体微波固体流量检测设备，具体而言，是一种微波固体流量计，其外观如图2所示。探测杆1的端头是测量端面4，探测杆1内部的微波收发模块通过测量端面4向物料管内发射微波和接收反射回波；在外壳2内部的电路板3上包含数据处理模块。微波收发模块包括锁相芯片，导波管，扫频信号发生器和点频信号发生器，其中微波发射的频率和功率可调。数据处理模块包括A/D模数转换芯片、滤波降采样芯片、FEPG芯片以及输出芯片，其中FEPG芯片内置FFT变换和幅度谱计算功能。

实施例2

实施例2是一种运用多个本新型的流量计来搭建流量检测系统的实例，其包括三个实施例1所示的微波固体流量计，三个流量计输出装置与一个逻辑运算模块进行连接，逻辑运算模块将运算结果输送给转换模块，进行数模转换，转换模块与控制模块连接，根据测量结果进行系统的控制。

比较例

在临时搭建的竖管中测量氧化铝粉末流量，上部采用1吨/小时的速度匀速注入氧化铝粉末流量，采用电子秤，市售产品MUTEC MF3000和SWR Solidflow微波固体流量计以及本实用新型微波固体流量计进行流量测量，选取固定时间间隔进行读数，结果如下表：

	30分钟	60分钟	90分钟	120分钟
					电子秤	503kg	1002kg	1498kg	2007kg
MF3000	435kg	628kg	900kg	1048kg
					Solidflow	473kg	790kg	1233kg	1356kg
本产品	490kg	989kg	1505kg	1992kg

由上表可以看出，本实用新型产品在实测中，精度远远高于现有微波固体流量计产品。

本文中的具体实施方式仅是本实用新型的几个比较典型实施例，但是这样的描述并不用来以任何方式限定本实用新型，凡是权利要求书中所涉及的微波固体流量计信号处理方法以及系统范畴内均属于本实用新型范畴。

Claims (9)

1.一种微波固体流量检测设备，包括柱状壳体，壳体内部设置有微波发射装置，微波接收装置，A/D模数转换装置、滤波降采样装置、FFT变换和幅度谱计算装置，输出装置。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，微波发射装置为变频可调功率微波发射装置。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，微波发射装置中包含锁相芯片。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的设备，其特征在于，微波发射装置包括导波管，扫频信号发生器和点频信号发生器。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述微波发射装置和微波接收装置集成为射频收发一体化结构，用于微波信号的发射和接收。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，其中还包含4-20mA电路环。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，FFT变换和幅度谱计算通过FPGA数字信号处理器实现，所述FPGA数字信号处理器，微波接收装置接收到的微波信号通过数模转换装置，进入FPGA数字信号处理器。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，其中还包括抗混叠滤波器，进行滤波、降采样处理。

9.如权利要求8所述设备，其特征在于，其中FPGA配置为主动串行模式、被动串行模式、JTAG模式。