CN215415124U - 一种新型雷达在线测水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型雷达在线测水装置，固定安装在支架上，支架设置于物料进料皮带一侧，包括雷达在线测水仪和高度仪，雷达在线测水仪包括雷达发射探头、雷达接收探头和雷达前端系统，支架包括支架Ⅰ、支架Ⅱ和支架Ⅲ，支架Ⅰ用于固定安装雷达前端系统，支架Ⅱ用于固定安装雷达发射探头和高度仪，支架Ⅲ用于固定安装雷达接收探头，雷达发射探头和雷达接收探头上下正对设置，雷达前端系统分别与用户终端、高度仪、雷达发射探头和雷达接收探头电性连接，产生雷达信号，通过雷达发射探头向物料发射，经含水物料后传递给雷达接收探头，接收的雷达信号回传至雷达前端系统进行处理，结合高度仪传递的数据，通过算水模型计算出物料含水量并传送至用户终端。

Description

一种新型雷达在线测水装置

技术领域

本实用新型涉及冶金烧结矿混合料水分监测技术领域，具体为一种新型雷达在线测水装置。

背景技术

烧结矿混合料中的水分按其结合形态可分为游离水和结晶水两大类。游离水是指以物理吸附或吸着方式与混合料结合的水；结晶水是指以化合的方式与混合料中矿物质结合的水，它是矿物晶格的一部分，对于钢铁企业，水分通常指的是以物理方式存在的游离水，即吸附在混合料颗粒内部毛细孔中的水以及吸附在矿物颗粒表面上或非毛细孔中的水分。

雷达是频率介于0.3～3000GHz的电磁波，具有波粒二象性，通常呈现出穿透、反射、吸收三种特性，同时也具有频带宽、透射、抗低频干扰等特性。由于水为极性分子，在外电场的作用下能够被极化为偶极子，定向排列，水偶极子频繁换向，不断从电场中吸收能量和释放能量。当雷达通过含水混合料和干燥混合料时，雷达在传播方向上的传播速度和强度会发生不同的变化，含水物料会使雷达的传播速度变慢，强度减弱。因此，通过检测雷达与由水分子带来的参数变化来间接测量物料的含水率。该种办法的优点是检测速度快，反应灵活，可应用在动态检测上。不仅适用于表面的水份，而且也适于内部的水份。该技术保证了装置的测量准确性和精度，物料的颜色和表面结构也不会影响测量结果。

现有的钢铁企业烧结生产线测水多采用人工测量，人工测量需要对待烧结矿混合料进行取样、处理、干燥、等待冷却、称重等多个程序，测试周期长，得到混合料水分数据时该批次混合料可能已进入下一工序段的生产，含水量过多或过少波动较大，严重影响烧结质量，不适用于现今快节奏的生产模式。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种新型雷达在线测水装置，利用雷达原理进行水含量实时监测，提高对烧结矿混合料水含量测量的精确度。

本实用新型所述的一种新型雷达在线测水装置，固定安装在支架上，所述支架设置于物料进料皮带一侧，所述雷达在线测水装置包括雷达在线测水仪和高度仪，所述雷达在线测水仪包括雷达发射探头、雷达接收探头和雷达前端系统，所述高度仪用于测量待测物料高度，所述支架包括支架Ⅰ、支架Ⅱ和支架Ⅲ，支架Ⅰ设置在物料进料皮带的进料端旁侧，用于固定安装雷达前端系统，支架Ⅱ设置在进料皮带上方，用于固定安装雷达发射探头和高度仪，支架Ⅲ设置在进料皮带下方，用于固定安装雷达接收探头，所述雷达发射探头和雷达接收探头上下正对设置，所述雷达前端系统通过连接线分别与用户终端、高度仪、雷达发射探头和雷达接收探头电性连接，雷达前端系统产生雷达信号，通过雷达发射探头向物料发射，发射的雷达信号经含水物料后传递给雷达接收探头，雷达接收探头将接收的雷达信号回传至雷达前端系统进行处理，结合高度仪传递的数据，通过算水模型计算出物料含水量并传送至用户终端。

进一步的，所述雷达前端系统包括雷达信号发生装置、雷达检波器、放大器、滤波器、整流器、稳压器和处理器，所述雷达信号发生装置包括雷达信号发生器、高频振荡器、环形器、隔离器、调相器，雷达信号发生装置与放大器连接，放大器与雷达发射探头连接，用于产生雷达信号并向雷达发射探头发送信号；所述雷达接收探头与雷达检波器相连，雷达检波器与滤波器相连，滤波器与整流器相连，整流器与稳压器相连，稳压器与处理器相连，处理器与用户终端相连，将雷达接收探头接收的衰减信号传送至处理器进行计算处理，所述处理器与高度仪相连，高度仪测得的数据传递至处理器进行计算处理。

进一步的，所述高度仪为激光测距仪。

进一步的，所述雷达在线测水仪采用非接触式在线连续监测模式。

进一步的，所述雷达发射探头和雷达接收探头均含有Vivaldi天线装置。

进一步的，所述雷达前端系统设有多个接口，分别与连接线一端连接。

本实用新型的有益效果：

1、雷达信号具有快速连续、无损伤的特点，可以测量待测物料的水含量，减少测量周期；

2、通过将高度仪数据输入到雷达前端系统中的计算模块中去，提高了雷达在线测水仪的测量精确性；

3、非接触式在线连续监测模式可实现实时测量，减少操作人员的劳动量。

附图说明

图1为本实用新型的结构连接关系图；

图2为本实用新型在测量现场安装时的结构示意图；

附图中：1-用户终端，2-连接线，3-进料皮带，4-雷达前端系统，5-接口，6-支架Ⅰ，7-高度仪，8-雷达发射探头，9-雷达接收探头，10-支架Ⅱ， 11-支架Ⅲ。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

如图1、图2所示，本实施例提供一种新型雷达在线测水装置，固定安装在支架上，所述支架设置于物料进料皮带3一侧，雷达在线测水装置包括雷达在线测水仪和高度仪7，所述雷达在线测水仪包括雷达发射探头8、雷达接收探头9和雷达前端系统4，所述高度仪7用于测量待测物料高度，所述支架包括支架Ⅰ6、支架Ⅱ10和支架Ⅲ11，支架Ⅰ6设置在物料进料皮带3的进料端旁侧，用于固定安装雷达前端系统4，支架Ⅱ10设置在进料皮带3上方，用于固定安装雷达发射探头8和高度仪7，支架Ⅲ11设置在进料皮带3下方，用于固定安装雷达接收探头9，雷达发射探头8和雷达接收探头9上下正对设置，所述雷达前端系统4通过连接线2分别与用户终端1、高度仪7、雷达发射探头8和雷达接收探头9电性连接；

雷达前端系统4包括雷达信号发生装置、雷达检波器、放大器、滤波器、整流器、稳压器和处理器，所述雷达信号发生装置包括雷达信号发生器、高频振荡器、环形器、隔离器、调相器，雷达信号发生装置与放大器连接，放大器与雷达发射探头8连接，用于产生雷达信号并向雷达发射探头8发送信号；所述雷达接收探头9与雷达检波器相连，雷达检波器与滤波器相连，滤波器与整流器相连，整流器与稳压器相连，稳压器与处理器相连，处理器与用户终端1相连，将雷达接收探头9接收的衰减信号传送至处理器进行计算处理，处理器还与高度仪7相连，高度仪7测得的数据传递至处理器进行计算处理。

本实用新型在线测水时，雷达前端系统4的雷达信号发生器产生雷达信号，产生的雷达信号通过雷达发射探头8向物料所在方向发射出去，发射出去的的雷达信号经含水物料后传递给雷达接收探头9，雷达接收探头9将接收的雷达信号回传至雷达前端系统的雷达检波器，经过雷达检波器的信号再经过滤波器、整流器、稳压器进入处理器进行处理，处理器再结合高度仪传递的数据，通过算水模型计算出物料含水量并最终传送至用户终端1，完成在线实时监测混合料测水工作，整个测水过程中，雷达测水装置不接触待测物料，为非接触式在线连续监测模式，对待测物料不产生任何影响。

雷达在线测水仪的工作原理：采用穿透式工作模式的雷达型在线水分测试仪进行烧结矿混合料水含量的测定，基于雷达穿透烧结矿混合料后，由水分子在雷达场的极化作用下发生相移和衰减从而测得物料中的水含量。

本实施例中，雷达在线测水装置的算水模型为

其中ω为水分含量，单位：％，P为雷达在线检测装置输出的电压值，单位：V，C为高度仪输出值，单位：mm，A、B为模型系数。

首次使用本装置在线测水时需要进行标定。根据待测物料历史含水量数据选择新型雷达在线测水装置的工作范围，选择高度仪的工作范围。使用多组已知水分含量的待测样品，将样品依次经过雷达发射探头、雷达接收探头和高度仪的工作区域，以感应待测物料的雷达信号变化及待测物料高度，将样品含水量数据输入到新型雷达在线测水仪装置中，经拟合计算出算水模型中的修正系数。最后将计算出来的带有修正系数的模型输入到新型雷达在线测水装置中，以某烧结厂一混机出料为例，测得相关数据如下所示：

经拟合计算得出修正系数如下表所示：

A	B
		73.4688	-33.4455

即，该厂物料水分计算模型为：

本实施例中，所述高度仪7为激光测距仪，雷达发射探头8和雷达接收探头9均含有Vivaldi天线装置。

如图2所示，在生产现场将雷达在线测水装置固定安装在支架上，支架放置在进料皮带侧，雷达前端系统4设有多个接口5，将连接线2一端连接在接口处，连接线另一端分别连接用户终端1、高度仪7、雷达发射探头8和雷达接收探头9，连接完成后即可进行在线实时测量，用户终端1可将处理器处理后的数据进行显示并存储。

本实用新型通过设置雷达在线测水仪和高度仪，雷达前端系统通过分析雷达发射探头输出电压值和雷达接收探头接收电压值，得到雷达衰减值，再结合高度仪传递的数据值，根据算水模型从而计算出物料含水量数值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种新型雷达在线测水装置，固定安装在支架上，所述支架设置于物料进料皮带一侧，其特征在于：所述雷达在线测水装置包括雷达在线测水仪和高度仪，所述雷达在线测水仪包括雷达发射探头、雷达接收探头和雷达前端系统，所述高度仪用于测量待测物料高度，所述支架包括支架Ⅰ、支架Ⅱ和支架Ⅲ，支架Ⅰ设置在物料进料皮带的进料端旁侧，用于固定安装雷达前端系统，支架Ⅱ设置在进料皮带上方，用于固定安装雷达发射探头和高度仪，支架Ⅲ设置在进料皮带下方，用于固定安装雷达接收探头，所述雷达发射探头和雷达接收探头上下正对设置，所述雷达前端系统通过连接线分别与用户终端、高度仪、雷达发射探头和雷达接收探头电性连接，雷达前端系统产生雷达信号，通过雷达发射探头向物料发射，发射的雷达信号经含水物料后传递给雷达接收探头，雷达接收探头将接收的雷达信号回传至雷达前端系统进行处理，结合高度仪传递的数据，通过算水模型计算出物料含水量并传送至用户终端。

2.根据权利要求1所述的一种新型雷达在线测水装置，其特征在于：所述雷达前端系统包括雷达信号发生装置、雷达检波器、放大器、滤波器、整流器、稳压器和处理器，所述雷达信号发生装置包括雷达信号发生器、高频振荡器、环形器、隔离器、调相器，雷达信号发生装置与放大器连接，放大器与雷达发射探头连接，用于产生雷达信号并向雷达发射探头发送信号；所述雷达接收探头与雷达检波器相连，雷达检波器与滤波器相连，滤波器与整流器相连，整流器与稳压器相连，稳压器与处理器相连，处理器与用户终端相连，将雷达接收探头接收的衰减信号传送至处理器进行计算处理，所述处理器与高度仪相连，高度仪测得的数据传递至处理器进行计算处理。

3.根据权利要求2所述的一种新型雷达在线测水装置，其特征在于：所述高度仪为激光测距仪。

4.根据权利要求1所述的一种新型雷达在线测水装置，其特征在于：所述雷达在线测水仪采用非接触式在线连续监测模式。

5.根据权利要求1所述的一种新型雷达在线测水装置，其特征在于：所述雷达发射探头和雷达接收探头均含有Vivaldi天线装置。

6.根据权利要求1所述的一种新型雷达在线测水装置，其特征在于：所述雷达前端系统设有多个接口，分别与连接线一端连接。

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