專利名稱：微波測量非金屬散料料位裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及電測量裝置，特別是應(yīng)用微波能夠透過非金屬散料而傳播的特性，測量其厚度(儲量)的裝置及方法。
目前，國內(nèi)外針對非金屬散料料位的測量，甚至采用人工放線這種原始的方法來測料位，費(fèi)時、費(fèi)力、精度差；采用電測量的方法僅對液體、自由流體(如油)較為有效，而對于散料這種吸收微波的料，尚未有較好的方法。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的，是對上述不足，提供一種由微波收發(fā)器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)、計算機(jī)組成，應(yīng)用微波能夠透過非金屬散料而傳播的特性，對成份固定料定點(diǎn)發(fā)射和接收微波信號，測量其厚度(儲量)的裝置及方法，手段是(1)固定發(fā)射功率，通過接收裝置輸出信號強(qiáng)弱，反映微波穿過該料的厚度(高度)；(2)固定發(fā)射功率，依據(jù)一對收發(fā)裝置的水平物理位置(或垂直物理位置)，是否收到微波信號來確定料位。
微波測量非金屬散料料位裝置，包括微波發(fā)射器1、微波接收器3和計算機(jī)6等，其特征在于微波發(fā)射器1、微波接收器3通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接入單片機(jī)4，單片機(jī)4通過可編程輸入輸出接口5接入計算機(jī)6，計算機(jī)6外接顯示器7。
眾所周知，作為分米、厘米波段的電磁波，微波是以直線傳播方式，在真空中以光速傳播，在空氣中近似光速，遇金屬被反射或折射遇障礙被衰減，通過實驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)射器發(fā)射一定功率的微波信號可以通過一定厚度凸凹不平的料，而由接收器收到，若發(fā)射功率為一定值，接收裝置輸出信號之強(qiáng)弱就會與料的厚度成反比，形成一定的函數(shù)關(guān)系，由此可見，微波是在不斷衰減中沿著料顆粒間的空間向前傳播。
為了確定一種料的上述反比函數(shù)關(guān)系，可以根據(jù)料的最大厚度，選定一個發(fā)射功率值且始終保持，這個值應(yīng)能使接收裝置在料的厚度最大時仍能接收到信號且有一個最低輸出值。以料厚度為X軸，接收輸出為Y軸繪制曲線，發(fā)射微波使料厚度從零變化到最大，記錄對應(yīng)的接收輸出變化，根據(jù)所獲數(shù)據(jù)及曲線應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，就可得到接收輸出與料厚度之間的函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)不同物料可以調(diào)整函數(shù)的參數(shù)，確定關(guān)系式，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入計算機(jī)，完成收發(fā)、采集、控制、計算和處理，測定其儲量。
本裝置是利用微波的穿透力及散料吸收能量的關(guān)系，測定散料厚度的一種計算機(jī)測量裝置及方法。由于采用了成熟的微波收發(fā)技術(shù)(如雷達(dá)等廣泛應(yīng)用的微波收發(fā)裝置)，其原理可行，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于維護(hù)，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，精度高，不對周邊產(chǎn)生干擾和污染，是微波技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的理想結(jié)合，適于各類散料(水泥、煤、化工產(chǎn)品等)料位的測定，宜于普及推廣。
本發(fā)明創(chuàng)造附

圖1為結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為實施例2結(jié)構(gòu)示意圖，其中微波發(fā)射器1、料倉2、微波接收器3、單片機(jī)4、可編程輸入輸出接口5、計算機(jī)6、顯示器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、升降器9、微波測距收發(fā)器10，金屬反射板11；
附圖3為邏輯電路原理圖；附圖4為實施例1程序框圖附圖5為實施例2程序框圖。
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明創(chuàng)造現(xiàn)行的微波收發(fā)器較多，發(fā)射功率可為10-15W(取決于最大料厚度)，微波頻率范圍為8-12G，由專業(yè)制造，模數(shù)轉(zhuǎn)換器為ADC0809，單片機(jī)為8051，可編程輸入輸出接口為8155，計算機(jī)為386或486機(jī)。
實施例1以附圖1參考測定微波衰減程度發(fā)射器與接收器必須在同一垂直軸上，可以用一個發(fā)射裝置采用波導(dǎo)實現(xiàn)多點(diǎn)發(fā)射，每一個發(fā)射點(diǎn)有對應(yīng)的接收裝置，時序上采用分時循環(huán)方式，數(shù)據(jù)處理上取各點(diǎn)的平均值，以提高測量精度，工作程序見附圖4。
實施例2以附圖2為參考測定發(fā)射信號是否收到發(fā)射器與接收器必須在同一水平軸上，發(fā)收裝置可沿垂直方向同步平穩(wěn)移動，判斷料位原理是在移動到某一高度時收到微波信號即以此高度報告料位，發(fā)射功率可調(diào)整到只穿透一定厚度的料，但不能穿透整個厚度。發(fā)收裝置的高度可以直接反映料位，該方法的關(guān)鍵是發(fā)收裝置垂直移動的控制問題和發(fā)收裝置所處高度的測量問題。
先講高度測量問題，可應(yīng)用現(xiàn)有的微波測距技術(shù)來實現(xiàn)，另有一套發(fā)、收裝置(測距裝置)同測料發(fā)射裝置(或接收裝置)安裝在一個機(jī)箱內(nèi)，即保證測距裝置與測料裝置在任何時刻均處于同一高度，測距方法是將微波射向倉頂反射金屬板接收反射回波，此回波信號用于計算出料位高度。
垂直移動的控制問題，總體上屬于常規(guī)機(jī)電技術(shù)，由計算機(jī)控制，工作程序見附圖5。
綜上所述微波測量非金屬散料料位的方法在于應(yīng)用分米以下波長的電磁波(微波)，通過計算機(jī)6控制微波發(fā)射器1向散料輻射微波，在散料的另一端接收透射過去的微波信號(1)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器8由計算機(jī)6根據(jù)收到信號之強(qiáng)弱計算，得到料位數(shù)據(jù)；(2)或計算機(jī)6根據(jù)是否收到透射過去的微波信號判斷，得到料位數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種微波測量非金屬散料料位裝置，包括微波發(fā)射器1、微波接收器3和計算機(jī)6等，其特征在于微波發(fā)射器1、微波接收器3通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接入單片機(jī)4，單片機(jī)4通過可編程輸入輸出接口5接入計算機(jī)6，計算機(jī)6外接顯示器7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測量非金屬散料料位裝置，其特征在于微波發(fā)射器1、微波接收器3和微波測距收發(fā)器10置于升降器9上，在倉頂有一金屬反射板11置于微波測距收發(fā)器10正上方。
3.一種微波測量非金屬散料料位的方法，其特征在于應(yīng)用分米以下波長的電磁波(微波)，通過計算機(jī)6控制微波發(fā)射器1向散料輻射微波，在散料的另一端接收透射過去的微波信號(1)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器8由計算機(jī)6根據(jù)收到信號之強(qiáng)弱計算，得到料位數(shù)據(jù)；(2)或計算機(jī)6根據(jù)是否收到透射過去的微波信號判斷，得到料位數(shù)據(jù)。
全文摘要
微波測量非金屬散料料位裝置，特點(diǎn)在于微波收發(fā)裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)接入計算機(jī)，是利用了微波穿透力及散料吸收能量的關(guān)系，測定散料儲量的一種計算機(jī)測量裝置及方法，其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于維護(hù)，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，精度高，不對周邊產(chǎn)生干擾和污染，是微波技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的理想結(jié)合，適于各類散料(水泥、煤、化工產(chǎn)品等)料位的測定。
文檔編號G01F23/28GK1144908SQ9611510
公開日1997年3月12日 申請日期1996年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月14日
發(fā)明者慕軍, 盛蘇江 申請人:慕軍, 盛蘇江