一种矩阵式煤粉浓度速度测量机构的制作方法

本实用新型涉及一种测量机构，尤其是指一种能够用于电厂一次风煤粉管道浓度流速测量的机构，具体说是一种基于静电荷信号的抗扰流、体积小、响应快、精度高的矩阵式煤粉浓度速度测量机构。

背景技术：

造纸、钢铁冶炼、食品加工等很多工业场合都会使用到气体传输粉体颗粒技术，对于气固两相流的流速和浓度测量一直是个难题。粉体颗粒在被气体输送的过程中，颗粒间相互摩擦、分离会带上一定量静电荷，这些带电的颗粒形成了动态的气固两相流场。传统的测量方式只使用了两根静电传感器。由于管道内的流畅是不均匀的，有可能偏向传感器的另一侧，使得传感器不能感应到煤粉信号，导致不能实时准确的测量出管道内气固两相的浓度和流速。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于静电荷信号的抗扰流、体积小、响应快、精度高的矩阵式煤粉浓度速度测量机构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种矩阵式煤粉浓度速度测量机构，包括安装在粉管上的电荷传感器，其特征在于：所述粉管的径向截面A处布置不少于三支电荷传感器，且轴向距离L的粉管的径向截面B处亦布置有与径向截面A处的电荷传感器一一轴向对应的电荷传感器；通过轴向上的对应电荷传感器采集计算出不少于三组的粉体颗粒的速度并取平均值即可获得粉体颗粒的平均流速，粉体浓度通过径向截面A和/或径向截面B处的电荷传感器共同采集得到。

位于同一轴线方向上的对应电荷传感器分别将采集到的信号依次传递给与其相对应的耦合电路、放大调整电路、信号隔离电路后送入同一个A/D采集运算单元计算出一组速度，多组对应电荷传感器算出的多组速度分别由相应的A/D采集运算单元送入FPGA/ARM高速处理单元获得粉体颗粒的平均流速，并在人机互动操作单元上显示出来。

所述粉管的径向截面A上均匀布置一号电荷传感器、二号电荷传感器、三号电荷传感器，在轴向距离相距L的径向截面B处均匀布置分别与一号电荷传感器、二号电荷传感器、三号电荷传感器一一对应的四号电荷传感器、五号电荷传感器、六号电荷传感器。

轴向距离为L的一号电荷传感器、四号电荷传感器对应同一个A/D采集运算单元，轴向距离为L的二号电荷传感器、五号电荷传感器对应同一个A/D采集运算单元，轴向距离为L的三号电荷传感器、六号电荷传感器对应同一个A/D采集运算单元。

所述的人机互动操作单元采用触摸屏。

所述的FPGA/ARM高速处理单元将测量结果信号通过4-20mA输出电路传输给用户；或者所述的FPGA/ARM高速处理单元通过RS-485通讯总线与用户通讯。

本实用新型相比现有技术有如下优点：

本实用新型的矩阵式煤粉浓度速度测量机构基于粉体颗粒上带有静电荷信号，通过对粉体颗粒携带的静电进行直接测量，故能够快速得出粉体颗粒的浓度和速度，结构简单、更换方便且维护量小，并具有抗扰流、体积小、响应快、精度高的特点，适宜推广使用。

附图说明

附图1为本实用新型的矩阵式煤粉浓度速度测量机构的结构示意图；

附图2为附图1的截面A处的结构示意图；

附图3为本实用新型的矩阵式煤粉浓度速度测量机构的局部剖面结构示意图；

附图4为本实用新型的矩阵式煤粉浓度速度测量机构的测量原理框图。

其中：1—粉管；21—一号电荷传感器；22—二号电荷传感器；23—三号电荷传感器；24—四号电荷传感器；25—五号电荷传感器；26—六号电荷传感器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-2所示：一种矩阵式煤粉浓度速度测量机构，包括安装在粉管1上的电荷传感器，在粉管1的径向截面A处布置不少于三支电荷传感器，且轴向距离L的粉管1的径向截面B处亦布置有与径向截面A处的电荷传感器一一轴向对应的电荷传感器；通过轴向上的对应电荷传感器采集计算出不少于三组的粉体颗粒的速度并取平均值即可获得粉体颗粒的平均流速，粉体浓度通过径向截面A和/或径向截面B处的电荷传感器共同采集得到；测量过程为：位于同一轴线方向上的对应电荷传感器分别将采集到的信号依次传递给与其相对应的耦合电路、放大调整电路、信号隔离电路后送入同一个A/D采集运算单元计算出一组速度，多组对应电荷传感器算出的多组速度分别由相应的A/D采集运算单元送入FPGA/ARM高速处理单元获得粉体颗粒的平均流速，并在人机互动操作单元上显示出来。其中人机互动操作单元采用触摸屏；FPGA/ARM高速处理单元将测量结果信号通过4-20mA输出电路传输给用户，或者FPGA/ARM高速处理单元通过RS-485通讯总线与用户通讯。

举例来说，在粉管1的径向截面A上均匀布置一号电荷传感器21、二号电荷传感器22、三号电荷传感器23，在轴向距离相距L的径向截面B处均匀布置分别与一号电荷传感器21、二号电荷传感器22、三号电荷传感器23一一对应的四号电荷传感器24、五号电荷传感器25、六号电荷传感器26；其中轴向距离为L的一号电荷传感器21、四号电荷传感器24对应同一个A/D采集运算单元，轴向距离为L的二号电荷传感器22、五号电荷传感器25对应同一个A/D采集运算单元，轴向距离为L的三号电荷传感器23、六号电荷传感器26对应同一个A/D采集运算单元。

下面以设置六只电荷传感器来对本实用新型的矩阵式煤粉浓度速度测量机构实现原理和电路信号处理过程进行说明。

实现原理：气体在密闭管道内输送粉体颗粒的过程中，粉体颗粒会带上一定量的静电荷，通过安装在管道壁上的静电探头可以将静电信号感应出来。沿被测管道轴向距离L布置六只电荷传感器，假设一号电荷传感器21收集到的静电信号为f(t)，下游四号电荷传感器24收集到的静电信号为z(t)；这时f(t)信号较z(t)信号只是有一定时间上的延时，这两组信号除了夹杂了一定的噪声，产生的波形应该相似，基于这样的原理，通过相关运算计算出f(t)落后于z(t)的时间差，用每两只电荷传感器(直线距离为L、且在同一条直线上的两根电荷传感器)的距离L除以时间差，就得出一组速度，同理二号电荷传感器22和五号电荷传感器25、三号电荷传感器23和六号电荷传感器26也产生两组速度；将上述三组速度取平均就可以得到粉体颗粒的平均流速。而煤粉浓度直接通过一号电荷传感器21、二号电荷传感器22、三号电荷传感器23共同采集得到。

电路信号处理：其中一号电荷传感器21和四号电荷传感器24采集到的信号分别通过各自对应的耦合电路、放大调整电路、信号隔离电路输送至同一个A/D采集运算单元得到1#速度；二号电荷传感器22和五号电荷传感器25采集到的信号分别通过各自对应的耦合电路、放大调整电路、信号隔离电路输送至同一个A/D采集运算单元得到2#速度；电荷传感器3和电荷传感器6采集到的信号分别通过各自对应的耦合电路、放大调整电路、信号隔离电路输送至同一个A/D采集运算单元得到3#速度。将得到的三组速度通过FPGA/ARM高速处理单元进行均值处理运算后，在人机互动操作单元上显示出来，供外部观察仪器运行状态和操作使用。人机交互接口采用触摸屏时，在触摸屏上能够显示测量结果和趋势曲线、亦可以进行参数的设置和功能切换。

本实用新型的矩阵式煤粉浓度速度测量机构基于粉体颗粒上带有静电荷信号，通过对粉体颗粒携带的静电进行直接测量，故能够快速得出粉体颗粒的浓度和速度，结构简单、更换方便且维护量小，并具有抗扰流、体积小、响应快、精度高的特点，适宜推广使用。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。