CN2233580Y - 测定浆体密度的微波密度计 - Google Patents

Abstract

测定浆体密度的微波密度计，适用煤浆、矿浆及其它流动浆体的密度测量，其特征是微波源输出的微波功率，经功率分配器均分两路，一路输至与输浆管路连通的测量管上的微波探测器，并辐射到被测浆体介面，其反射的微波功率经转变和放大；另一路输至设在测量管一侧的比测温度补偿室上的微波探测器，并辐射到清水介面，其反射的微波功率经转变和放大，两路放大信号同时输入微型电子计算机处理，显示器显示出浆体密度值。消除温度影响。

Description

测定浆体密度的微波密度计

本发明涉及一种密度测量装置，特别是一种利用微波测定煤浆、矿浆及其它流动浆体密度的装置。

目前，国内外用于煤浆或其它矿浆等浆体的密度测量，有如煤炭工业出版社1988年11月出版，书号2920，《重介质选煤的理论与实践》301～342页所述，广泛使用的γ射线密度计，它是在输浆管路上以透射法直接测定浆体密度，但是γ射线危害人体，使用时不安全；还有双管双水柱压差密度测量装置，是在一个矿浆箱的下部连通长、短矿浆管，并各自连通清水管，在压力平衡时，两清水管的水面形成高差，用差压计检测出矿浆密度，它不能在输浆管路上直接测定密度，必须从来浆管路上引入一部分浆体至矿浆箱内，即取样测定，缺乏代表性，此外浆体难免有杂质，极易堵管，影响正常测量。

通过《世界专利索引》及《中国专利索引》检索，有原联邦德国专利DE2838066，微波水份连续测量装置；原民主德国专利DD—241479，用微波测量混凝土粘接剂水份的方法；中国专利CN86205895U，用于测定精煤全水份的微波测水仪。它们都是用于固体散物料含水量的测定，其原理是微波信号通过不同含水量的固体散物料时，使其反射系数发生变化。上述微波测水仪不能直接用于浆体密度测量，因浆体中大量的是水，固体含量少，通常对于矿浆微波密度测量是在输浆管路的现场进行，受季节温差、昼夜温差影响，将使微波测量产生较大的误差。如环境温度的变化将引起微波器件几何尺寸的微变，使其微波功率和频率产生漂移，对于浆体因固体含量少，固体含量的变化引起微波反射功率的变化率也很小，当温度变化时，所引起的功率变化足以把固体含量变化所引起的反射功率埋没掉；其次是被测浆体的温度变化，使其微波反射功率系数的变化，将产生较大的测量误差，经实验，温度变化20℃，其微波通过浆体反射系数变化10％。

本发明的任务是提供一种单一微波源、对称结构的双探头及具有温度补偿结构的微波密度测量装置，它能够利用探头中微波传输的平分性克服温度变化的影响。

其技术方案如下：

在输浆管路上连通一段测量管1，测量管的一侧设置比测温度补偿室2，在测量管上设置浆体微波探测器6，比测温度补偿室上设置清水微波探测器7；一个微波源8输出的微波功率，经两路微波功率分配器9，其中一路1/2微波功率通过浆体侧的环行器10至浆体微波探测器6，幅射到被测浆体介质面上，其反射后的微波功率由浆体侧P—V变换器12转换、A₃A₄二级线性放大器16放大，另一路1/2微波功率通过清水侧环行器11至清水微波探测器7，幅射到清水介质面上，其反射后的微波功率由清水侧P—V变换器13转换、A₁A₂二级线性放大器17放大，两路放大后的电信号同时输入微型电子计算机20处理，其输出信号由V—I转换器21转换，显示器19显示出浆体密度A。

以下结合附图详细说明本发明的结构和实施方式。

图1表示本发明的结构图。

图2表示密度测量电路图。

如图1表示的本发明包括测量管1，该测量管以法兰与输浆管路连通，在测量管壁上安设浆体微波探测器6，与测量管相邻设置的比测温度补偿室2，该补偿室与测量管一侧的邻接处安设温度传导器3，它使测量管内的浆体与比测温度补偿室内的清水等温。比测温度补偿室的上端设注水口4，与注水口和比测温度补偿室连通的回流管5，使补偿室内的清水环流，保持清水温度均匀，在比测温度补偿室的一侧壁上安设清水微波探测器7。一个微波源8，它是由金属腔与体效应管组成的微波振荡器，产生频率为10GHz，功率为10mw的微波功率，该微波功率经两路功率分配器或BD—1/044E面T形接头9均分为两路传输，其中一路的1/2微波功率通过浆体侧环行器10，传至浆体微波探测器6，幅射到被测浆体介质面上，再反射回来的微波功率输入浆体侧P—V变换器12；另一路的1/2微波功率通过清水侧环行器11，传至清水微波探测器7，幅射到被测清水介质面上再反射回来的微波功率输入清水侧P—V变换器13。前面所述的环行器，一般采用Hxx—1A型环行器，它是T形或Y型、三端口无源器件；P—V变换器采用GX₂—N8型探头，它将反射微波功率信号转换成电压信号。如图2，清水侧P—V变换器13输出的微弱电压信号(一般0～1mv)，由IN₁输入，经电阻R₁输至A₁A₂二级线性放大器17的前级线性放大器A₁的反射输入端，R₄为反馈电阻，R₂为匹配电阻，用以匹配前级P—V变换器的输出，C₁为滤波电容，使波形更规整；线性放大器A₁放大后的电压信号经输入电阻R₅加到第二级线性放大器A₆的反相输入端，再次进行比例放大，R₂为反馈电阻，经A₂放大后的电压信号输至微型电子计算机20模拟量输入口A/D。另一组浆体侧P—V变换器12输出的微弱电压信号，由IN₂输入，经电阻R₈输至A₃A₄二级线性放大器16的前级线性放大器A₃的反相输入端，R₁₁为反馈电阻，R₉为匹配电阻，C₂为滤波电容；线性放大器A₃放大后的电压信号，经输入电阻R₁₂加到第二级线性放大器A₄的反相输入端，再次进行比例放大，R₁₃为反馈电阻，经A₄放大后的电压信号输至微型电子计算机20的模拟量输入口A/D。前面所说的线性放大器A₁、A₂、A₃及A₄均使用高精度运算放大器组成的比例放大器，两路放大后的电压信号同时进入微型电子计算机进行数据运算，运算结果输至WS₂₁₁型转器21，进行电压与电流的转换，一般将0～5V电压转换成4～20mA电流，由显示器19显示出浆体密度值A。图1中表示的直流稳压电源15，输出的±12V直流电供微波网络和接收器。

在测定某种浆体的密度之前，需根据浆体的密度范围，进行本微波密度计的标定，标定方法如下：

通过图1表示的微型电子计算机键盘18的K₁键、K₂键和置数健，分别将K₁预置于99.99，K₂预置于1000.00；将微波密度计测出的不同表面值(mA值)与其相对应的密度化验值(g/cm³)进行对比，列出下表：

序号    表面值x，mA    化验值y，g/cm³

1           x₁               y₁

2           x₂               y₂

                          

n           x_n               y_n

以微波密度计输出的表面值x为横座标，密度化验值y为纵座标，画出其对应的曲线，使某一浆体密度测量范围保持在4～20mA之内，否则要进行零点校正及满度校正。

零点校正：零点是指某浆体密度测量范围段的最小密度值，密度计应输出4mA，如达不到该值时，需通过微型电子计算机键盘18的“加/减”键进行调整，在输出值上“加”或“减”实际输出表面值与4mA的差值，即|A－4mA|＝ΔAA—实际输出表面值，ΔA—差值。

满度校正：满度是指某浆体密度测量范围段的最大密度值，密度计应输出20mA，如达不到该值时，需通过微型电子计算机键盘18的K₁键、K₂键微调K₁、K₂的预置值，使其输出达到要求值。调整好上述参数，并经微型电子计算机确认后，微波密度计将按新置入的参数工作。

本发明的优点：

由于采用单微波源、对称式双探测器结构的微波测量线路，被测流动浆体温度的变化，通过温度传导器将浆体温度迅速传递到比测温度补偿室中的清水，又通过回流管的清水环流，使清水温度与被测浆体温度相等，两探测器在等温体中工作，其中比测温度补偿室中的清水与被测浆体介质中水对微波功率的全反射系数相等，被测浆体的密度只与固体颗粒含量有关，达到消除温度变化的影响，提高了测量精度。此外本发明应用在输浆管路上直接测定浆体密度，不必取样，测量值具有充分代表性，与γ射线密度计相比，避免了对人身的危害。

Claims (3)

1、一种测定浆体密度的微波密度计，其特征在于输浆管路上连通的测量管1，测量管的一侧设置比测温度补偿室2，在测量管上设置浆体微波探测器6，比测温度补偿室上设置清水微波探测器7，一个输出微波功率的微波源8，经两路微波功率分配器9，其中一路1/2微波功率通过浆体侧环行器10至浆体微波探测器6，幅射至被测浆体介面上，其反射微波功率由浆体侧P—V变换器12转换、A₃A₄二级线性放大器16放大，另一路1/2微波功率通过清水侧环行器11至清水微波探测器7，幅射到清水介面上，其反射微波功率由清水侧P—V变换器13转换、A₁A₂二级线性放大器17放大，两路放大后的电信号同时输入微型电子计算机20处理，其输出信号由V—I转换器21转换，显示器19显示出浆体密度A。

2、按照权利要求1所述的微波密度计，其特征在于比测温度补偿室与测量管邻接处安设温度传导器3。

3、按照权利要求1或2所述的微波密度计，其特征在于比测温度补偿室上连通回流管5。

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