專(zhuān)利名稱(chēng)：礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤含水分的檢測(cè)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著煤礦開(kāi)采強(qiáng)度和機(jī)械化水平的提高，煤礦在提高煤產(chǎn)量的同時(shí)，產(chǎn)塵 量和礦井作業(yè)場(chǎng)所的漂浮的煤塵也大大提高。煤塵給作業(yè)人員和安全生產(chǎn)造成 了極大的危害 一方面煤塵嚴(yán)重危害現(xiàn)場(chǎng)工人的身體健康，另一方面煤塵含量 過(guò)高潛伏著瓦斯爆炸的危險(xiǎn)。實(shí)踐證明煤中水分含量越高，其顆粒漂浮量就 越低；煤中水分含量越低，其顆粒漂浮量就越高。所以煤層注水、煤粉噴霧是 增加煤中水分、降低漂浮量的重要手段。而如何準(zhǔn)確快速地檢測(cè)出輸送帶上(特 別轉(zhuǎn)載點(diǎn)處)煤中水分含量，對(duì)于控制煤顆粒的漂浮顯得非常重要。因?yàn)檩斔?帶上煤處于動(dòng)態(tài)中，如果其過(guò)于干燥，會(huì)引起大面積煤顆粒的漂浮，也即顆粒 濃度過(guò)高，會(huì)引起瓦斯爆炸等一系列問(wèn)題。
井下轉(zhuǎn)載點(diǎn)落差較大，極易引起煤顆粒飛揚(yáng)，如果盲目地噴水降塵，勢(shì)必 造成極大的水資源浪費(fèi)；煤含水量過(guò)多，不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并給輸送帶承重造 成壓力(國(guó)家正常煤含水量標(biāo)準(zhǔn)為2%-4%)。如果在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處對(duì)輸送帶的煤進(jìn)行 含水量在線(xiàn)檢測(cè)，當(dāng)含水量小于2%時(shí)，知需噴霧，當(dāng)含水量大于等于2%時(shí)知 不需噴霧，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)(轉(zhuǎn)載點(diǎn)處)輸送帶上煤含水分的在線(xiàn)檢測(cè)，當(dāng)需要控 制時(shí)，可進(jìn)行智能控制。
目前檢測(cè)煤含水分的方法主要有烘干法和紅外反射法。烘干法是測(cè)量煤 含水率的直接方法，是傳統(tǒng)的、也是最基本的測(cè)量方法，此方法測(cè)試精度高， 但由于測(cè)量周期太長(zhǎng)，所以不適于用于井下轉(zhuǎn)載點(diǎn)處輸送帶上煤含水分的檢測(cè)。紅外反射法是依據(jù)光量的變化，既可檢測(cè)表面可見(jiàn)缺陷及被測(cè)物的幾何形狀， 又可測(cè)定被測(cè)物的含水率等，適合于生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品檢測(cè)，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 化，但由于光頭對(duì)衛(wèi)生條件的要求較高，所以也不適于用于井下轉(zhuǎn)載點(diǎn)處輸送 帶上煤含水分的檢測(cè)。上述方法均不適合井下轉(zhuǎn)載點(diǎn)處輸送帶上煤含水分的檢

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)之一在于提供一種礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法。 本發(fā)明的任務(wù)之二在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)方法的設(shè)備。 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)任務(wù)一采用技術(shù)方案是礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè) 方法，包括以下步驟1)微波頻率的確定通過(guò)不同頻率下煤在干燥情況下和 加水后對(duì)微波信號(hào)的衰減量測(cè)試，確定水對(duì)微波信號(hào)的最大吸收頻率，從而確 定所要選擇的微波頻率；2)確定煤含水率與微波信號(hào)衰減量的關(guān)系在多種試 樣下先測(cè)量出透過(guò)輸送帶后的微波衰減量，后采用烘干法準(zhǔn)確測(cè)量出輸送帶上 煤含水率，據(jù)此畫(huà)出微波衰減量-測(cè)量電壓與輸送帶上煤含水率的關(guān)系曲線(xiàn)，根
據(jù)關(guān)系曲線(xiàn)推出公式Y(jié)^X+b，Y為經(jīng)放大后檢測(cè)的微波信號(hào)的衰減量，a、 b為
常數(shù)，X為煤含水率；3)進(jìn)行誤差修正通過(guò)對(duì)煤不同高度、不同顆粒等試樣 對(duì)煤含水量的影響，計(jì)算平均誤差；4)擬合微波衰減量和煤含水量的關(guān)系曲線(xiàn)， 修正公式的a，b值。此時(shí)煤含水率X二 (Y-b) /a即可以通過(guò)微波衰減量得出。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)任務(wù)二采用的技術(shù)方案是實(shí)現(xiàn)上述微波檢測(cè)方法的設(shè)備，
包括微波信號(hào)源、測(cè)量電路和檢波電路；測(cè)量電路包括發(fā)射喇叭天線(xiàn)和接收喇 叭天線(xiàn)，檢波電路包括隔離器、低噪聲放大器、微波檢波器、直流放大電路和 信號(hào)采集處理電路；微波信號(hào)源通過(guò)定向耦合器與測(cè)量電路的發(fā)射喇叭天線(xiàn)電 路連接，接收喇叭天線(xiàn)與隔離器電路連接，隔離器與低噪聲放大器電路連接，低噪聲放大器與微波檢波器電路連接，微波檢波器與直流放大電路連接，直流 放大電路與信號(hào)采集處理電路連接。
本發(fā)明的有益效果是能夠快速的檢測(cè)出輸送帶上的煤含水率，且不易受 外界環(huán)境的影響，適合輸送帶上煤含水分的檢測(cè)。


圖1為本發(fā)明的確定微波頻率的測(cè)試框圖； 圖2為本發(fā)明所述設(shè)備的連接框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明礦井輸送帶上煤含水分的微波 檢測(cè)方法，包括以下步驟1)微波頻率的確定通過(guò)不同頻率下煤在干燥情況 下和加水后對(duì)微波信號(hào)的衰減量測(cè)試，確定水對(duì)微波信號(hào)的最大吸收頻率，從 而確定所要選擇的微波頻率，經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定微波頻率為9. 7GHz，具體測(cè)試方法見(jiàn) 圖1; 2)確定煤含水率與微波信號(hào)衰減量的關(guān)系在多種試樣下先測(cè)量出透過(guò)
輸送帶后的微波衰減量，后采用烘干法準(zhǔn)確測(cè)量出輸送帶上煤含水率，據(jù)此畫(huà) 出微波衰減量-測(cè)量電壓與輸送帶上煤含水率的關(guān)系曲線(xiàn)，根據(jù)關(guān)系曲線(xiàn)推出公
式Y(jié)^aX+b，Y為經(jīng)放大后檢測(cè)的微波信號(hào)的衰減量，a、 b為常數(shù)，X為煤含水 率；3)進(jìn)行誤差修正通過(guò)對(duì)煤不同高度、不同顆粒等試樣對(duì)煤含水量的影響， 計(jì)算平均誤差；4)擬合微波衰減量和煤含水量的關(guān)系曲線(xiàn)，修正公式的a，b值。 此時(shí)煤含水率X二 (Y-b) /a即可以通過(guò)微波衰減量得出。
實(shí)現(xiàn)上述微波檢測(cè)方法的設(shè)備，包括微波信號(hào)源、定向耦合器、測(cè)量電路 和檢波電路。信號(hào)源頻率為9. 7GHz，輸出功率0dBm左右。芯片采用Hittite公 司的麗C588LC4B，輸出功率+5dBm。定向耦合器為微帶線(xiàn)形式，耦合度30dB， 用于實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)源輸出功率。測(cè)量電路由發(fā)射喇叭天線(xiàn)和接收喇叭天線(xiàn)組成，喇叭天線(xiàn)的增益為8dB左右，用于信號(hào)的發(fā)射與接收。
檢波電路由隔離器、低噪聲放大器、微波檢波器、直流放大電路和信號(hào)采 集處理電路組成。天線(xiàn)接收到的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)被測(cè)物品的衰減后，首先經(jīng)過(guò)隔 離器和低噪聲放大器，用來(lái)改善系統(tǒng)駐波和提高增益。然后進(jìn)行檢波和運(yùn)放， 送往數(shù)字信號(hào)處理單元進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和處理、顯示。低噪聲放大器采用NEC公司 的NE3210，它具有很低的噪聲系數(shù)和高增益。微波檢波器選用AD公司的AD8319， 測(cè)量范圍達(dá)到10GHz，動(dòng)態(tài)范圍〉40dB。信號(hào)采集處理電路包括A/D轉(zhuǎn)換電路、 單片機(jī)處理電路、數(shù)字顯示電路。
除兩個(gè)喇叭天線(xiàn)外，其余所有設(shè)備安裝在防爆殼內(nèi)。為防止粉塵進(jìn)入天線(xiàn) 影響測(cè)試精度，天線(xiàn)采用有機(jī)玻璃封口處理。
當(dāng)然，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述實(shí)施例，只要是本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員未經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性地改進(jìn)，就應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟1)微波頻率的確定；2)煤含水率與微波信號(hào)衰減量關(guān)系的確定；3)誤差修正；4)擬合微波信號(hào)衰減量與煤含水量的關(guān)系曲線(xiàn)，得出煤含水率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟1中，通過(guò)對(duì)不同頻率下煤在干燥情況下和加水后對(duì)微波信號(hào)的衰減 量測(cè)試，確定水對(duì)微波信號(hào)的最大吸收頻率，從而確定所要選擇的微波頻率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法，其特征在于 所述步驟2中，在多種試樣下先測(cè)量出透過(guò)輸送帶后的微波信號(hào)衰減量，后采用烘干法準(zhǔn)確測(cè)量出上述試樣的含水率，據(jù)此畫(huà)出微波信號(hào)衰減量與煤含水率的關(guān)系曲線(xiàn)，根據(jù)關(guān)系曲線(xiàn)推出公式Y(jié)=aX+b， Y為微波信號(hào)衰減量，a、 b為常數(shù)， X為煤含水率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法，其特征在于 所述步驟3中，通過(guò)不同高度、不同顆粒等試樣對(duì)煤含水量的影響，計(jì)算平均 誤差。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法，其特征在于 所述步驟4中，擬合微波信號(hào)衰減量與煤含水量的關(guān)系曲線(xiàn)，修正公式中的a、 b值，煤含水率X二 (Y-b) /a，即可以通過(guò)測(cè)量微波信號(hào)衰減量得出。
6、 實(shí)現(xiàn)上述微波檢測(cè)方法的設(shè)備，其特征在于包括微波信號(hào)源、測(cè)量電路和檢 波電路；測(cè)量電路包括發(fā)射喇叭天線(xiàn)和接收喇叭天線(xiàn)，檢波電路包括隔離器、 低噪聲放大器、微波檢波器、直流放大電路和信號(hào)采集處理電路；微波信號(hào)源 通過(guò)定向耦合器與測(cè)量電路的發(fā)射喇叭天線(xiàn)電路連接，接收喇叭天線(xiàn)與隔離器 電路連接，隔離器與低噪聲放大器電路連接，低噪聲放大器與微波檢波器電路 連接，微波檢波器與直流放大電路連接，直流放大電路與信號(hào)采集處理電路連 接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種礦井輸送帶上煤含水分的微波檢測(cè)方法及設(shè)備，屬于煤炭含水量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟1)微波頻率的確定；2)煤含水率與微波信號(hào)衰減量關(guān)系的確定；3)誤差修正；4)擬合微波信號(hào)衰減量與煤含水量的關(guān)系曲線(xiàn)，得出煤含水率。該方法能夠快速的檢測(cè)出輸送帶上的煤含水率，且不易受外界環(huán)境的影響，適合輸送帶上煤含水分的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N23/12GK101504377SQ20091001465
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月28日
發(fā)明者亮 張, 張存磊, 李兆慶, 王永保, 王緒友, 程學(xué)珍, 逄明祥 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)