專利名稱：微波測(cè)量煤層水份的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用微波測(cè)量煤層水份的方法。
目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)行業(yè)尤其鋼鐵行業(yè)對(duì)煤水分測(cè)量均采用人工定時(shí)采取煤樣的然后拿到實(shí)驗(yàn)室碾碎、烘干、稱重，再計(jì)算出煤的濕度。在歐美一些發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)，主要采用微波透射法、微波反射法及微波相位法測(cè)量煤層水份。由于微波的振幅受到微波輻射源輸出功率的穩(wěn)定度、煤層表面形狀、煤層顆粒大小、微波系統(tǒng)的匹配等條件的影響，可靠性和探測(cè)靈敏度較低，目前，一般不作精確測(cè)量。微波相位法可以克服上述不足，但技術(shù)較復(fù)雜。如德國(guó)Berthoid公司和澳大利亞MCI公司生產(chǎn)的相位式微波水份儀均采用了微波鎖相，外差高穩(wěn)頻技術(shù)，使得這類水份儀造價(jià)昂貴(目前在中國(guó)市場(chǎng)近100萬(wàn)元人民幣一臺(tái))，調(diào)試?yán)щy，不易推廣。
本發(fā)明的目的在于為有關(guān)行業(yè)尤其鋼鐵行業(yè)提供一種用國(guó)產(chǎn)化的微波水份儀進(jìn)行煤水分的實(shí)時(shí)測(cè)量方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一種微波測(cè)量煤層水份的方法，其特征在于應(yīng)用窄帶線性調(diào)頻體制的微波干涉儀，通過(guò)該微波干涉儀的天線與被測(cè)煤層樣品的非接觸測(cè)量，采用相位法與功率衰減法同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)措施，將測(cè)量值與定標(biāo)曲線進(jìn)行比較并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)煤層作水份測(cè)量。
由于本發(fā)明采用了以上的方法，可用簡(jiǎn)單的手段對(duì)各種煤層進(jìn)行實(shí)時(shí)煤層含水量的測(cè)量，可節(jié)約大量的人力和能源，且測(cè)量準(zhǔn)確可靠。
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的性能、特征和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合一實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明測(cè)量方法的系統(tǒng)連接框圖。
本發(fā)明一種微波測(cè)量煤層水份的方法，應(yīng)用窄帶線性調(diào)頻體制的微波干涉儀1，通過(guò)該微波干涉儀的天線2與被測(cè)煤層樣品3的非接觸測(cè)量，采用相位法與功率衰減法同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)措施，將測(cè)量值與定標(biāo)曲線進(jìn)行比較后進(jìn)入計(jì)算機(jī)5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)煤層作水份測(cè)量。
本發(fā)明采用了國(guó)產(chǎn)的窄帶線性調(diào)頻體制的微波干涉儀，該微波干涉儀的主要技術(shù)指標(biāo)為測(cè)量精度 0.5％中心工作頻率 3GHz調(diào)頻帶寬 100MHz中心頻率為3Ghz調(diào)頻線性度1％輸出功率 40mW工作環(huán)境溫度 -30～+40℃本發(fā)明采用了相位法與功率衰減法同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)措施，提高了測(cè)量精度，可修正因煤顆粒大小引起的測(cè)量誤差。具體做法是將相位法及衰減法的測(cè)量值進(jìn)行比較，如兩值的差值大于0.5％，則取兩值的平均值為測(cè)量值。如兩值差值小于0.5％，則取相移值為測(cè)量值。
所述的相位法為應(yīng)用窄帶線性調(diào)頻體制的微波干涉儀器輸出的兩路信號(hào)，即一路是經(jīng)過(guò)被測(cè)煤層樣品所測(cè)得的信號(hào)，一路是未經(jīng)過(guò)被測(cè)煤層樣品所涉及的信號(hào)，該兩路信號(hào)進(jìn)行相信比較，取其相移量。所述的功率衰減法為直接將微波干涉儀的電磁波透射到被測(cè)煤層，取其衰減量。
本發(fā)明由計(jì)算機(jī)處理微波干涉儀得到的相位和衰減信號(hào)，可以實(shí)時(shí)顯示相位和衰減值。采用友好的漢字化計(jì)算機(jī)界面，使操作人員用鍵盤(pán)在顯示的菜單中選擇被測(cè)的煤種，即可顯示當(dāng)前煤的水份值。
本發(fā)明根據(jù)所測(cè)量的不同的煤種，采用相應(yīng)的定標(biāo)曲線。定標(biāo)曲線為相位定標(biāo)曲線和衰減定標(biāo)曲線，其形成的方法是將每種煤制成至少20個(gè)含水量(含水量7％～20％)不同的煤樣，煤的含水量是在實(shí)驗(yàn)室稱重法確定的，即將煤樣烘烤干后，按比例加水，形成不同含水量的標(biāo)準(zhǔn)煤樣。煤樣的平均顆粒小于10mm，然后用微波干涉儀對(duì)某一種煤的這些煤樣進(jìn)行測(cè)量。由于煤樣的含水量為已知，即可將相位測(cè)量值、衰減測(cè)量值和含水量形成某一煤種的二條定標(biāo)曲線。
本發(fā)明制作定標(biāo)樣品的方法是a.采用2公斤煤樣作定標(biāo)樣品3；b.采用壁厚為20mm，長(zhǎng)、寬、高為300×200×200mm的發(fā)泡塑料容器為樣品盒4放煤樣進(jìn)行測(cè)量；c.采用在容器中緊壓煤樣的方法，使同一重量但不同含水量的煤樣在測(cè)量時(shí)有一致的厚度，并表面平整。
本發(fā)明中微波干涉儀的天線2至被測(cè)煤層定標(biāo)樣品3的距離d應(yīng)保持范圍為30cm≤d≤50cm現(xiàn)再通過(guò)實(shí)際測(cè)量的具體步驟，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作如下詳細(xì)說(shuō)明。
1)在儀器空載條件下，調(diào)節(jié)微波干涉儀1的微波源調(diào)制信號(hào)(調(diào)頻式微波干涉儀的調(diào)制信號(hào)通常是鋸齒或三角波)的幅度，使干涉儀的相移量為最小；2)由計(jì)算機(jī)記錄此時(shí)的相移量和信號(hào)振幅；3)將被測(cè)煤層樣品3放入樣品盒4并填滿，然后將樣品盒4置于兩個(gè)天線2之間，樣品盒面中心與天線口面中心在一直線，其距離d為30cm≤d≤50cm；4)測(cè)量煤層的相移量和衰減量，由相位和衰減定標(biāo)曲線得到煤層的二個(gè)含水量值；5)如二個(gè)含水量值差值≤0.5％，則相位法測(cè)量值為實(shí)際水份值，如兩值的差＞0.5％，則取兩值的均方根值為實(shí)際水份值。
當(dāng)測(cè)量的煤層顆粒平均直徑≤10mm，則采用相位定標(biāo)曲線，步驟5)可省略；反之則須完成步驟1)，2)，3)，4)，5)；本發(fā)明經(jīng)過(guò)7個(gè)月的試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)百個(gè)，證明本測(cè)量方法可靠。與稱重法測(cè)量值相比，測(cè)量誤差小于0.5％?？蓮V泛應(yīng)用在建材行業(yè)、糧食儲(chǔ)存和造紙業(yè)等。
權(quán)利要求
1.一種微波測(cè)量煤層水份的方法，其特征在于應(yīng)用窄帶線性調(diào)頻體制的微波干涉儀，通過(guò)該微波干涉儀的天線與被測(cè)煤層樣品的非接觸測(cè)量，采用相位法與功率衰減法同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)措施，將測(cè)量值與定標(biāo)曲線進(jìn)行比較后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)煤層作水份測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)量煤層水份的方法，其特征在于所述的相位法為應(yīng)用窄帶線性調(diào)頻體制的微波干涉儀器輸出的兩路信號(hào)，即一路是經(jīng)過(guò)被測(cè)煤層樣品所測(cè)得的信號(hào)，一路是未經(jīng)過(guò)被測(cè)煤層樣品所測(cè)得的信號(hào)，將該兩路信號(hào)進(jìn)行相位比較，取其相移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)量煤層水份的方法，其特征在于所述的功率衰減法為直接將微波干涉儀的電磁波透射到被測(cè)煤層，取其衰減量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的微波測(cè)量煤層水份的方法，其特征在于將相位法和功率衰減法的測(cè)量值進(jìn)行比較，如兩值的差值大于0.5％，則取兩值的平均值為測(cè)量值；如兩值的差值小于0.5％，則取相移值作為測(cè)量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)量煤層水份的方法，其特征在于所述的定標(biāo)曲線為相位定標(biāo)曲線和衰減定標(biāo)曲線，即采用每種煤在顆粒基本一致的情況下，至少對(duì)20個(gè)不同水份值(含水量為7％～20％)的煤樣進(jìn)行測(cè)量，將相位測(cè)量值、衰減測(cè)量值形成每一煤種的貳條定標(biāo)曲線，即為相位定標(biāo)曲線和衰減定標(biāo)曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)量煤層的水份的方法，其特征在于所述的煤層顆粒平均直徑≤10mm時(shí)，采用相位法測(cè)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)量煤層水份的方法，其特征在于所述的煤層顆粒平均直徑＞10mm時(shí)，采用相位法和功率衰減法同時(shí)進(jìn)行的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微波測(cè)量煤層水份的方法,其特征在于:應(yīng)用窄帶線性調(diào)頻體制的微波干涉儀,通過(guò)該微波干涉儀的天線與被測(cè)煤層樣品的非接觸測(cè)量,采用相位法與功率衰減法同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)措施,將測(cè)量值與定標(biāo)曲線進(jìn)行比較后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,對(duì)煤層作水份測(cè)量。本發(fā)明可用簡(jiǎn)單的手段對(duì)各種煤層進(jìn)行實(shí)時(shí)煤層含水量的測(cè)量,測(cè)量方法可靠。與稱重法測(cè)量值相比,測(cè)量誤差小于0.5%。可廣泛應(yīng)用在建材行業(yè)、糧食儲(chǔ)存和造紙業(yè)等。
文檔編號(hào)G01N22/00GK1242518SQ9811096
公開(kāi)日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1998年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月16日
發(fā)明者沈?qū)W民, 吳信慈, 程樂(lè)意, 廖為群, 許梅朗, 周世椿 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵(集團(tuán))公司, 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所