CN207816855U - 一种智能变频微波水分测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物料水分检测领域，具体涉及一种智能变频微波水分测量仪，包括检测装置和控制装置，检测装置包括C型框架、安装在C型框架上下两臂上的屏蔽盒，安装在屏蔽盒中的上下天线和安装在下臂屏蔽盒中的微波单元，还包括安装在检测物料传送皮带上的皮带称；控制装置包括安装在C型框架左侧的控制柜，安装在控制柜内通讯连接的嵌入式工控机、PLC控制器和触摸屏；所述微波单元与所述嵌入式工控机、PLC控制器通讯连接，所述皮带称与所述PLC控制器连接。本实用新型可以根据不同的物料选择最佳的微波频率，避免了高密度、大厚度、大湿度物料难穿透的情况，能适应苛刻的工业现场环境，测量不易受影响，不含放射源，维护简单，具有潜在市场价值。

Description

一种智能变频微波水分测量仪

技术领域

本实用新型涉及物料水分检测领域，具体涉及一种智能变频微波水分测量仪。

背景技术

物质水分含量是工业生产中的一个重要参数，对生产过程有重要影响，测量控制不准确易造成废品率上升，能耗增加及环境污染等。目前测量水分的方法：1、实验室人工分析，准确度高，时间滞后长，不能实时掌握水分变化。2、红外测水仪，受粉尘、水汽及物料颜色影响，并且只测量表面水分。3、电导测水仪，接触物料探头磨损大，且物料易粘结在探头上。4、中子测水仪，放射源维护管理困难。5、微波测水仪，在线检测的分为透射式和反射式两种，反射式造价较高，而透射式由于不同频率的微波对物质的穿透能力不同，往往受到物料类型和物料厚度的影响，使检测结果产生偏差。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术存在的不足，提供一种智能变频微波水分测量仪。

本实用新型的技术解决方案是：一种智能变频微波水分测量仪，包括检测装置和控制装置，所述检测装置包括C型框架、安装在所述C型框架上下两臂上的屏蔽盒，安装在所述屏蔽盒中的上下天线和安装在所述下臂屏蔽盒中的微波单元，所述上下天线与所述微波单元以同轴电缆连接，还包括安装在检测物料传送皮带上的皮带称；所述控制装置包括安装在所述C型框架左侧的控制柜，安装在所述控制柜内通讯连接的嵌入式工控机、PLC控制器和触摸屏，以及为所述嵌入式工控机、PLC控制器和触摸屏提供电量的电源；所述微波单元与所述嵌入式工控机、PLC控制器通讯连接，所述皮带称与所述PLC控制器连接。

进一步的，所述上下天线为超宽带微波定向天线。

进一步的，所述微波单元包括变频微波源。

进一步的，所述微波单元与所述嵌入式工控机以以太网通讯连接。

进一步的，所述控制柜表面设有长方形开口，所述触摸屏位于所述开口上。

本实用新型一种智能变频微波水分测量仪，根据不同频率的微波对物质的穿透能力不同，对不同的物料选择最佳的微波频率进行扫描，并综合考虑了物料质量即物料厚度对测量结果的影响，使物料含水率的测量结果更准确。具有潜在的市场价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型公开的一种智能变频微波水分测量仪结构示意图；

图2为本实用新型公开的一种智能变频微波水分测量仪测量示意图；

图3为本实用新型公开的一种智能变频微波水分测量仪安装位置图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，详细说明本实用新型一种智能变频微波水分测量仪。

如图1、3所示，一种智能变频微波水分测量仪，包括检测装置和控制装置，所述检测装置包括C型框架1、安装在所述C型框架1上下两臂11、12上的屏蔽盒13、14，安装在所述屏蔽盒13、14中的上下天线15、16和安装在所述下臂屏蔽盒14中的微波单元17，所述上下天线15、16与所述微波单元17以同轴电缆18连接，还包括安装在检测物料传送皮带上的皮带称2；所述控制装置包括安装在所述C型框架1左侧的控制柜3，安装在所述控制柜3内通讯连接的嵌入式工控机31、PLC控制器32和触摸屏33，以及为所述嵌入式工控机31、PLC控制器32和触摸屏33提供电量的电源34；所述微波单元17与所述嵌入式工控机31、PLC控制器32通讯连接，所述皮带称2与所述PLC控制器32连接。所述上下天线15、16为超宽带微波定向天线。所述微波单元17包括变频微波源。所述微波单元17与所述嵌入式工控机31以以太网通讯连接。所述控制柜3表面设有长方形开口，所述触摸屏33位于所述开口32上。

如图2所示，本实用新型一种智能变频微波水分测量仪的水分测量方法，包括以下步骤：(1)选择最佳微波频率，建立物料质量、水分含量的微波衰减模型，相关数据存入嵌入式工控机；这一步骤具体包括：

Ⅰ、获取物料样本，烘干至水分为零，冷却后均等分装为若干等份备用；Ⅱ、将多份物料样本置于静止的传送皮带上加适量水，由触摸屏33控制PLC控制器32，进而控制微波单元17中的变频微波源产生一段频率的微波进行频谱扫描，逐步增加加水量重复扫描多次，从扫描形成的频谱中，选择最佳微波频率；Ⅲ、把物料样本逐份置于静止的传送皮带上，在原有放入位置逐次累加，每加一份，由触摸屏33控制PLC控制器32，进而控制微波单元17的变频微波源产生最佳微波频率，由下天线16发出、上天线15接收进行一次最佳微波频率扫描，扫描结果由微波单元17处理后传输至嵌入式工控机31，由嵌入式工控机31软件自动记录微波相位和幅度衰减变化情况，直至放完所有样品。Ⅳ、在放完所有样品后，在样品中逐次增加样品质量0.5％的水分，每次增加后，由触摸屏33控制PLC控制器32，进而控制微波单元17的变频微波源产生最佳微波频率，由下天线16发出、上天线15接收进行一次最佳微波频率扫描，扫描结果由微波单元17处理后传输至嵌入式工控机31，由嵌入式工控机31软件自动记录幅度和相位变化，直至增加水量为所有样品饱和水量的1.5倍。Ⅴ、由嵌入式工控机31软件建立物料质量、水分含量的微波衰减模型。

(2)待测物料由传送皮带传输；(3)在触摸屏33上选择待测物料；(4)PLC控制器32从嵌入式工控机31调取待测物料最佳微波频率信息，并控制微波单元17中的变频微波源产生最佳微波频率，由下天线16发出；(5)穿过传送皮带、物料的微波信号由上天线15接收，重新传输至微波单元17，由微波单元17完成微波信号相位和幅度处理；(6)微波单元17将微波穿过传送皮带、物料的前后信息通过以太网传输至嵌入式工控机31；(7)物料传送皮带上的皮带称2将物料质量信息传输给PLC控制器32，由PLC控制器32传输给嵌入式工控机31；(8)嵌入式工控机31在软件中通过穿透传送皮带、物料前后的微波衰减、物料类型和质量衰减、空带衰减进行核算，得出物料水分带来的微波衰减，进而算出物料水分含量，通过触摸屏33显示。

本实用新型在使用时，C型框架1直接安装在传送皮带纵梁上或单独的结构上，它坚固耐用，并保证上下两臂11、12上的屏蔽盒13、14精准的对正。在C型框架1中，主要的湿度测量元件是上下天线15、16，它们与皮带上物料中心保持精确的对准，以确保微波束沿中心线穿过物料。由于事先针对不同物料，确定了最佳的微波扫描频率，并确定了该物料质量、水分含量的微波衰减模型等基础信息，存缩于嵌入式工控机31软件中。在测量时，通过触摸屏33选择待测物料，触摸屏33将信息传递给PLC控制器32，PLC控制器32从嵌入式工控机31中调取该物料对应的最佳微波频率信息，并控制微波单元17进行待测物料最佳微波频率扫描。扫描前后的微波信息由微波单元17处理后传递给嵌入式工控机31软件，同时输送带的物料质量信息也由皮带称2测量后传递给PLC控制器32，由PLC控制器32传递给嵌入式工控机31软件，由于嵌入式工控机31软件中事先存有物料质量、水分含量的微波衰减模型，物料类型主要是物料介电常数带来的微波衰减，空带衰减等基础信息，嵌入式工控机31软件可以根据穿透传送皮带、物料前后的微波衰减，物料类型微波衰减，物料质量带来的衰减，空带衰减运算出物料水分带来的微波衰减，再通过水分含量的微波衰减模型，计算出物料水分的含量，通过触摸屏33进行显示。物料质量带来的衰减，在传送带的宽度一定情况下，实质上为物料厚度带来的衰减。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种智能变频微波水分测量仪，包括检测装置和控制装置，其特征在于：

所述检测装置包括C型框架、安装在所述C型框架上下两臂上的屏蔽盒，安装在所述屏蔽盒中的上下天线和安装在所述下臂屏蔽盒中的微波单元，所述上下天线与所述微波单元以同轴电缆连接，还包括安装在检测物料传送皮带上的皮带称；

所述控制装置包括安装在所述C型框架左侧的控制柜，安装在所述控制柜内通讯连接的嵌入式工控机、PLC控制器和触摸屏，以及为所述嵌入式工控机、PLC控制器和触摸屏提供电量的电源；

所述微波单元与所述嵌入式工控机、PLC控制器通讯连接，所述皮带称与所述PLC控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能变频微波水分测量仪，其特征在于：所述上下天线为超宽带微波定向天线。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能变频微波水分测量仪，其特征在于：所述微波单元包括变频微波源。

4.根据权利要求3所述的一种智能变频微波水分测量仪，其特征在于：所述微波单元与所述嵌入式工控机以以太网通讯连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能变频微波水分测量仪，其特征在于：所述控制柜表面设有长方形开口，所述触摸屏位于所述开口上。