專利名稱：一種同時測量管內(nèi)氣粉混合物速度、濃度和流型的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用微波同時測量管內(nèi)氣粉混合物的速度、濃度和流型的裝置。
背景技術(shù)：
在氣粉混合物的工業(yè)應(yīng)用中，往往需要測量管內(nèi)氣粉混合物的速度、濃度和流型，因為這些參數(shù)會直接影響到系統(tǒng)運行的可靠性、安全性和經(jīng)濟性。目前對流動速度和濃度的測量裝置有美國專利U.S4423-623《流動混合物微波計量計(Microwave meter for fluid mixtures)》、日本實用新型專利昭59-19814和昭60-187818《微波流量計》和《粉體流量計》、中國發(fā)明專利90101872.4《多用途微波煤粉流量計》發(fā)現(xiàn)1.美國專利U.S4423-623只能測量出氣粉混合物的兩相速度，而不能直接測出濃度；2.日本專利昭59-19814和昭60-187818兩種裝置均與波導(dǎo)相關(guān)。一種用波導(dǎo)作輸粉管，一種將低耗介質(zhì)輸粉管裝在方型(園型)波導(dǎo)中。從所用器材性能和經(jīng)濟性綜合考慮，選用30mm波長最為合適。30mm波的波導(dǎo)管對矩型波導(dǎo)尺寸23×10mm，對園型波導(dǎo)管直徑為38mm。美國專利U.S.4423-623所用波導(dǎo)直徑19mm。而象電站鍋爐一次風(fēng)管等工業(yè)所用氣粉混合物輸粉管最小直徑一般都大于150mm。顯然上述美國和日本專利所揭示的裝置都不太適用于測量象電站鍋爐一次風(fēng)管等工業(yè)生產(chǎn)過程中氣粉混合物的參數(shù)；3.中國專利90101872.4所提及的多用途微波煤粉流量計中微波天線同輸粉管成45°夾角且裝在微波暗室中，天線發(fā)射的微波傳播方向同輸粉管內(nèi)煤粉的流動方向相反，這樣的安裝方式一方面限制了微波傳感器為了獲得最佳靈敏度應(yīng)具有的安裝靈活性，另一方面微波傳播方向與混合物流動方向相反導(dǎo)致微波發(fā)射接收孔(觀察孔)界面易于結(jié)粉影響測量精度。上述的所有專利只能測量管內(nèi)氣粉混合物的流速和濃度，而不能同時測量流型，另外，由于管截面上氣粉流型分布不可能均勻，因此只在一個方向上安裝傳感器測量出的結(jié)果不能有效地反映管截面的實際流動情況。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了在氣粉混合物的工業(yè)應(yīng)用中，能同時測量管內(nèi)氣粉流動速度、濃度和流型，而提供一種同時測量管內(nèi)氣粉混合物速度、濃度和流型的裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是在同一氣粉輸送管管道截面外壁上安裝多個與氣粉輸送管成一定角度的集微波發(fā)射極、反射波頻率接收極與反射波能量接收極于一體的微波天線，管內(nèi)壁涂有耐磨的全反射層，由多路切換開關(guān)高速切換微波天線發(fā)射極與接收極電源；各個微波天線的反射波頻率接收極分別和頻差-速度計算單元連接，各個微波天線的反射波能量接收極分別和衰減量-濃度計算單元相連接；頻差-速度計算單元、衰減量-濃度計算單元和氣粉流型層析成像單元連接。
本實用新型的基本原理是每一個天線發(fā)射極從輸送管外部順粉體流動方向向氣粉混合物發(fā)射微波，穿管壁進入氣粉混合物流后的一部分微波遇到粉體被反射，由反射波產(chǎn)生的頻差信號送入頻差-速度計算單元求出粉體流速，一部分微波穿越粉體流到達全反射內(nèi)壁產(chǎn)生反射，兩次穿越粉體流的這部份微波產(chǎn)生能量衰減信號送入衰減量-濃度計算單元求出粉體濃度，然后根據(jù)同一截面不同位置速度和粉體濃度值求出截面的平均流速和粉體濃度，通過氣粉流型層析成像單元根據(jù)圖象重建算法層析成像出氣粉流型。
本實用新型與現(xiàn)有的測量裝置相比，具有如下優(yōu)點1.本實用新型采用了同一管截面安裝多個微波發(fā)射與接收極，根據(jù)不同位置的速度和粉體濃度值求出截面的平均流速和粉體濃度，減少了由于管截面上氣粉分布不均勻而導(dǎo)致只用一個微波發(fā)射與接收極測量所引起的誤差。
2.集發(fā)射極和接收極于一體的微波天線，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了制作成本，在空間有限的情況下更便于安裝布置。
3.根據(jù)最佳靈敏度要求，在輸送管道截面外壁上安裝與輸粉管成25°到45°的微波發(fā)射與接收天線，提高了測量精度。
4.可以同時測量送粉管內(nèi)氣粉流動速度、濃度和流型，具有功能全用途廣泛的特點。


圖1為用微波同時測量管內(nèi)氣粉混合物速度、濃度和流型的裝置原理圖。
具體實施方式
本實用新型的具體實施方式
結(jié)合附圖作一說明。由圖1所示，在同一氣粉輸送管2管道截面外壁上安裝多個與氣粉輸送管成25°到45°角度的集微波發(fā)射極a、反射波頻率接收極b與反射波能量接收極c于一體的微波天線1，管內(nèi)壁涂有耐磨的全反射層，由多路切換開關(guān)3高速切換微波天線發(fā)射極與接收極電源，各個微波天線的反射波頻率接收極b分別和頻差-速度計算單元5連接，各個微波天線的反射波能量接收極c分別和衰減量-濃度計算單元4相連接，頻差-速度計算單元5、衰減量-濃度計算單元4和氣粉流型層析成像單元6連接。安裝天線的個數(shù)由輸送管管徑?jīng)Q定，一般管內(nèi)徑在150～250mm的輸送管上安裝3個微波天線(圖1所示)，管內(nèi)徑在250～450mm安裝5個，管內(nèi)徑在大于450mm安裝7個，測量管段內(nèi)壁涂有耐磨的全反射層微波源。安裝多路切換開關(guān)3可以高速切換微波天線發(fā)射極與接收極，保證在瞬時由一路在工作，一般要求在0.5秒內(nèi)對同一管截面上的微波信號掃描一遍，電源產(chǎn)生的微波信號經(jīng)微波發(fā)射極a以一定角度穿透不導(dǎo)電表面，像無鉛的玻璃或高強度耐磨特制塑料，天線從輸粉管外部順氣粉流動方向向氣粉混合物發(fā)射微波，微波穿過不導(dǎo)電的管壁特制表面進入氣粉混合物流后，一部分微波遇到煤粉被反射，由接收極b感應(yīng)反射波產(chǎn)生的頻差信號送入頻差-速度計算單元5求出煤粉流速，一部分微波穿越氣粉流到達天線對面的全反射內(nèi)壁，由全反射內(nèi)壁收集后，以平面波的形式反射回來，兩次穿越煤粉流的這部份微波由于受到粉體的吸收作用產(chǎn)生能量衰減，由接收極c感應(yīng)微波衰減量，衰減量信號送入衰減量-濃度計算單元4求出粉體濃度。根據(jù)同一截面在0.5秒內(nèi)微波信號掃描一遍所測量出的不同位置的速度和粉體濃度值求出截面的平均流速和粉體濃度，然后根據(jù)圖象重建算法(見由本申請人申請的已公開的01126870.0發(fā)明專利申請)通過氣粉流型層析成像單元6層析成像出氣粉流型。
權(quán)利要求1.一種用微波同時測量管內(nèi)氣粉混合物速度、濃度和流型的裝置，其特征在于，在同一氣粉輸送管管(2)道截面外壁上安裝多個與氣粉輸送管成一定角度的集微波發(fā)射極a、反射波頻率接收極b與反射波能量接收極c于一體的微波天線(1)，管內(nèi)壁涂有耐磨的全反射層，由多路切換開關(guān)(3)高速切換微波天線發(fā)射極與接收極電源；各個微波天線的反射波頻率接收極b分別和頻差-速度計算單元(5)連接，各個微波天線的反射波能量接收極c分別和衰減量-濃度計算單元(4)相連接，頻差-速度計算單元(5)、衰減量-濃度計算單元(4)和氣粉流型層析成像單元(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用微波同時測量管內(nèi)氣粉混合物速度、濃度和流型的裝置，其特征在于，所述的同一氣粉輸送管(2)管道截面外壁安裝的集發(fā)射極和接收極為一體的微波天線與氣粉輸送管的安裝角在25°-45°之間，并與氣粉流動方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用微波同時測量管內(nèi)氣粉混合物速度、濃度和流型的裝置，其特征在于，所述的安裝有多個集發(fā)射極和接收極為一體的微波天線的氣粉輸送管(2)的測量管段內(nèi)壁涂有耐磨的全反射微波源。
專利摘要本實用新型涉及一種用微波同時測量管內(nèi)氣粉混合物的速度、濃度和流型的裝置，特點是在同一氣粉輸送管管道截面外壁上安裝多個微波天線，由多路切換開關(guān)高速切換天線發(fā)射極與接收極電源，發(fā)射極向氣粉混合物發(fā)射微波，一部分微波遇到粉體被反射，產(chǎn)生頻差求出粉體流速，一部分微波穿越煤粉流到達涂有全反射層的內(nèi)壁，產(chǎn)生反射，兩次穿越煤粉流的這部分微波產(chǎn)生能量衰減求出粉體濃度，根據(jù)同一截面不同位置速度和粉體濃度值求出平均流速和粉體濃度，并層析成像出氣粉流型。本實用新型優(yōu)點是同一管截面上安裝多個微波天線，且與輸粉管成25°－45°安裝，使測量精度提高；微波天線集發(fā)射極和接收極于一體，結(jié)構(gòu)簡單，成本低；可同時測量氣粉流動速度、濃度和流型，功能全，用途廣泛。
文檔編號G01N22/00GK2630846SQ0325611
公開日2004年8月4日 申請日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者潘衛(wèi)國 申請人:上海電力學(xué)院