專利名稱：鐵精粉磁性鐵含量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種快速測(cè)量鐵精粉磁性鐵含量的傳感器。
背景技術(shù)：
鐵精粉的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到鋼鐵的生產(chǎn)成本以及產(chǎn)品質(zhì)量，其鐵含量高低是重 要的冶煉技術(shù)指標(biāo)，故此對(duì)鐵精粉含鐵量的精確快速分析檢測(cè)具有十分重要的意義。目前，國內(nèi)普遍采用化學(xué)分析法來測(cè)定鐵精粉含鐵量，化學(xué)分析法測(cè)量準(zhǔn)確、測(cè)試 精度高，但具有如下不足之處1.工序繁瑣，需要采用特定的多種試劑按要求進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試速度慢、化驗(yàn)周期 長；2.需要專門的實(shí)驗(yàn)人員在專用的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試成本高。故迫切需要一種測(cè)試速度快、操作簡便的檢測(cè)儀器。中國專利CN2702308Y曾公開 過一種磁性鐵含量測(cè)定儀，該儀器的結(jié)構(gòu)決定了其只適合對(duì)鐵礦石內(nèi)部磁性鐵含量進(jìn)行測(cè) 定，但對(duì)粉末狀的鐵精粉磁性鐵含量的測(cè)定并不適合。中國專利CN2906614Y公開了一種 鐵精粉磁性鐵含量測(cè)定儀，借助于拉力計(jì)量器對(duì)磁性探頭和鐵精粉之間的磁力大小進(jìn)行測(cè) 定，進(jìn)而推測(cè)出鐵含量，由于鐵精粉中鐵元素的分布不均勻，并且拉力計(jì)量器的測(cè)試精度有 限，這種測(cè)量裝置對(duì)鐵精粉磁性鐵含量的測(cè)量精度很難提高。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)分析方法和現(xiàn)有專利的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供 一種操作簡便、可在現(xiàn)場(chǎng)快速精確測(cè)量鐵精粉磁性鐵含鐵量的傳感器。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了基于電磁場(chǎng)理論的鐵精粉磁性鐵含量傳 感器及其三角波電流源發(fā)生電路。傳感器主體結(jié)構(gòu)由螺旋管型電感線圈、線圈內(nèi)殼、線圈 外殼、屏蔽外殼、第一引線、第二引線、殼體絕緣材料組成；電感線圈置于線圈外殼和線圈內(nèi) 殼之間，屏蔽外殼和殼體絕緣材料連成一體，中間形成測(cè)試腔。測(cè)量時(shí)測(cè)試腔內(nèi)置被測(cè)鐵精 粉樣品構(gòu)成鐵芯，樣品磁性鐵含量不同，電感線圈的鐵芯的導(dǎo)磁率相應(yīng)不同。根據(jù)電磁場(chǎng)理 論，線圈的電感量正比于線圈管內(nèi)被測(cè)介質(zhì)的磁導(dǎo)率，因此鐵精粉磁性鐵含量大小可通過 電感大小反映出來，線圈電感值通過引線接入三角波電流源激勵(lì)電路，由此獲得傳感器輸 出響應(yīng)電壓信號(hào)。鐵精粉磁性鐵含量傳感器的三角波電流源發(fā)生電路由三角波電壓發(fā)生電 路、電壓電流變換電路和功率放大電路構(gòu)成。測(cè)量時(shí)由電感線圈通過三角波電流源供電，通 過采集測(cè)試線圈兩端的自感電動(dòng)勢(shì)間接測(cè)量鐵精粉磁性鐵含量。本實(shí)用新型提出的鐵精粉磁性鐵含量傳感器可直接用于工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行實(shí) 時(shí)控制采集。具有操作簡便、體積小、重量輕、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)鐵精粉磁性鐵含量 的快速精確測(cè)量?？梢院喕瘻y(cè)量及檢定過程，降低成本，節(jié)省人力物力。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實(shí)用新型鐵精粉磁性鐵含量傳感器主體結(jié)構(gòu)的主視圖圖2是本實(shí)用新型鐵精粉磁性鐵含量傳感器主體結(jié)構(gòu)的俯視圖圖3是本實(shí)用新型鐵精粉磁性鐵含量傳感器三角波電流源發(fā)生電路的原理示意 圖
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型包括鐵精粉磁性鐵含量傳感器主體結(jié)構(gòu)及三角波電流源發(fā)生電路兩 部分。由圖1和圖2可知，鐵精粉磁性鐵含量傳感器的主體結(jié)構(gòu)由螺旋管型電感線圈8、 線圈內(nèi)殼3、線圈外殼2、屏蔽外殼6、第一引線4、第二引線5、殼體絕緣材料1等組成。螺旋 管型電感線圈8置于線圈內(nèi)殼3和線圈外殼2之中，線圈外殼2外部采用屏蔽外殼6包裹。 屏蔽外殼6和殼體絕緣材料1連成一體，中間形成測(cè)試腔7。殼體絕緣材料1的一端連接有 觀察窗10，觀察窗10上開有四個(gè)溢水孔9。測(cè)量時(shí)采用被測(cè)鐵精粉樣品作為螺線管型電感 線圈的鐵芯，將鐵粉樣品置于測(cè)試腔7之中，線圈電感量為 式中，N為線圈的匝數(shù)，l·^為真空導(dǎo)磁系數(shù)，l·^為線圈管內(nèi)被測(cè)鐵精粉介質(zhì)導(dǎo)磁 系數(shù)，A為線圈橫截面積，1為線圈長度。根據(jù)公式(I)，當(dāng)線圈的匝數(shù)、橫截面積、長度確定之后，當(dāng)被測(cè)鐵精粉樣品磁性鐵 含量不同時(shí)，其導(dǎo)磁系數(shù)將隨之變化，線圈電感量也就隨之相應(yīng)變化，且存在線性關(guān)系。據(jù) 此可根據(jù)線圈電感量的變化測(cè)量鐵含量。根據(jù)電磁感應(yīng)定律 式中，ε為電感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)，L為線圈的電感量，i(t)為電流。由公式(II)可知，當(dāng)給電感線圈施加三角波電流源時(shí)，則在半個(gè)周期內(nèi)，自感電 動(dòng)勢(shì)與電感量成正比。因此可通過線圈自感電動(dòng)勢(shì)的變化反映鐵含量的大小。鐵精粉磁性鐵含量傳感器測(cè)試電路設(shè)計(jì)原理示意圖如圖3所示。包括三角波電壓 發(fā)生電路、電壓電流變換電路和功率放大電路。采用三角波電流源作用于傳感器電感線圈， 實(shí)現(xiàn)測(cè)試信號(hào)的電感/電壓(L/V)變換。
權(quán)利要求一種鐵精粉磁性鐵含量傳感器，由傳感器主體結(jié)構(gòu)及三角波電流源發(fā)生電路兩部分組成，其特征在于所述傳感器主體結(jié)構(gòu)由螺旋管型電感線圈(8)、線圈內(nèi)殼(3)、線圈外殼(2)、屏蔽外殼(6)、第一引線(4)、第二引線(5)、殼體絕緣材料(1)組成；螺旋管型電感線圈(8)置于線圈內(nèi)殼(3)和線圈外殼(2)之中，線圈外殼(2)外部采用屏蔽外殼(6)包裹；屏蔽外殼(6)和殼體絕緣材料(1)連成一體，中間形成測(cè)試腔(7)；殼體絕緣材料(1)的一端連接有觀察窗(10)，觀察窗(10)上開有四個(gè)溢水孔(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵精粉磁性鐵含量傳感器，其特征在于所述三角波電流源 發(fā)生電路由三角波電壓發(fā)生電路、電壓電流變換電路和功率放大電路構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)合理、使用方便、體積小巧的自感式鐵精粉磁性鐵含量傳感器，用于快速檢測(cè)鐵精粉中磁性鐵的含量以及快速分析鐵精粉的品位。本實(shí)用新型包括鐵精粉磁性鐵含量傳感器主體結(jié)構(gòu)及其三角波電流源發(fā)生電路兩部分。鐵精粉磁性鐵含量傳感器的主體結(jié)構(gòu)由殼體絕緣材料(1)、線圈外殼(2)、螺旋管型電感線圈(8)、線圈內(nèi)殼(3)、屏蔽外殼(6)、引線(4)、引線(5)等組成。本實(shí)用新型提出的鐵精粉磁性鐵含量傳感器可直接用于工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)適用于鐵精粉生產(chǎn)或銷售過程中的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)，可以簡化測(cè)量及檢定過程。
文檔編號(hào)G01N27/02GK201628694SQ200920244260
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者周真, 牛濱, 王麗杰 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)