专利名称：测定在未烧尽碳上的反射的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量从供热装置排出的飞灰中未烧尽碳的反射的方法和装置，由此应用具有透明测量管的残剩煤或碳测定器，该测量管最好用玻璃制作，其中，从供热装置烟道的飞灰中取出的灰样通过测量管的一个端部，沉积在测量管的内部，在完成反射测量之后，从测量管中吹出灰样或吹回到烟道中。
利用反射测量可以得到反射系数，该反射系数提供飞灰中未烧尽碳含量的相关表达式。
通过充满测量管可以利用例如电磁波测量灰样表面区域上的反射，上述区域邻接测量管的内表面上，该电磁波可以提供例如颜色测量。可以用具有数字读数或残剩百分碳含量的模拟输出的装置示出反射测量的结果。
采用充满灰样的测量管可以看到以下的不一致性。
灰样可能分层，从而形成“黑碳带”或无碳的“白灰带”。如果在上述带中的一个带上进行测量，则测量结果将会相应地错误显示在灰样中具有特高的或过低的残剩碳含量。
灰样中可能产生空气泡，该空气泡不反射例如红外光中的波列。因此在空气泡上的反射测量也会错误显示出具有特高的残剩碳含量。
在灰样中可能存在大的黑颗粒。在这种颗粒上进行反射测量也会显示出具有特高的残剩碳含量。
通常灰样是相当均匀的，但不时地也出现很不均匀的现象。在不均匀情况下，反射测量取决于灰样表面的执行测量的区域的位置而显示出不同的残剩碳含量。
用已知方法进行测量只进行一次反射测量，电磁波可能射到原本是白灰表面上的上述“带”中的一种带、黑颗粒或空气泡上，因而可能提供灰样中错误的碳含量，由此提供供热装置的错误操作状态。
因此采用上述已知方法必须在至少两个相继取出的灰样上进行反射测量，必须比较这两个灰样的测定结果。只有在两个测量结果实际上是相同时才能说测量是正确的。如果测量结果彼此相差很大，则还需要进一步测量一个或更多个灰样。
在美国专利No.5173662提出的方法和装置中，应用频率最好约为2450MHz(波长约为122mm)的微波波列来测定飞灰中的碳含量。其中要测量以下微波能量的量，即射到飞灰样品上的量、随后穿过飞灰样品的量和从飞灰样品上反射的量。根据上述测定才能计算飞灰吸收的能量。根据由此计算的能量系数便可以求得飞灰样品中碳的相对含量图形。
对于一个飞灰样品只能测定一个能量系数。要得到多个能量系数的方法是，用同一种装置测量随后取出的多个灰样，或用若干装置进行同时测量，每个装置测量其各自的灰样。
因此已知方法要求用不同的灰试样进行多次测量，随后还要进行多次计算，以便获得有用的结果。
因此本发明的目的是提供一种耗时短的用于测量反射的方法和装置，采用此种方法和装置可以消除上述缺点，并可以快速地得到最可能是正确的测量结果。
按照本发明，可以利用上述方法达到此目的，该方法的特征在于用光源发射的红外线微波列进行反射测量，将微波列引导到灰样表面上至少两个不同区域中的各个区域上，灰样位于一个管中，与光源隔开一定距离；使反射的那部分微波列回到相应的红外检测接收器；测量射向灰样的和从灰样反射的相互依赖的两种微波列能量之间的比例，使得在灰样外表面的至少两个不同区域上进行一次反射测量，该区域邻接测量管的内表面；以反射系数的形式比较反射测量结果。由于仅一次测量操作便包括红外线的若干发射和反射波列的强度的所有测量，所以可以达到可以得到至少两个可以直接进行比较的反射系数，并根据此种比较而进行取舍，该红外线的波长为7600～1mm，该红外线只射向一个灰样并从该灰样反射。因此本发明的方法与已知方法相比测量更为简单而且更省时。如果测量的反射系数实际上是相同的，则可以接受测量操作。如果一个或多个系数与系数的平均值相比大于预定值，则应去掉这种系数，然后根据其余的系数计算新的平均值，这才是测量操作的结果。在其余系数中的一个系数为零的情况下，该测量值应剔出，而应当在新的灰样上进行测量操作。
另外，本发明实施例中的方法的特征在于，在灰样表面的区域上进行测量，该表面区域位于垂直于测量管轴线的不同平面上。
在本发明的另一实施例中，方法的特征在于，在灰样表面的六个区域上进行测量，该表面区域围绕测量管的轴线是相互角偏移的。
在本发明的再一个实施例中，方法的特征在于，在灰样的六个表面区域上进行测量，该六个区域位于两个径向平面内，在每个平面内有三个灰样表面区域。
利用本发明方法的上述实施例可以达到能够在灰样表面的若干区域上进行测量，不仅在一个平面内的区域，而且可以在灰样表面的位于竖直线、倾斜线或曲线上的区域。然后根据测量的反射系数计算平均系数。并剔出与上述平均系数有显著差别的反射系数。计算新的平均系数，此系数可认为是有效的反射系数，是测量操作的结果。
本发明方法的特征还在于，定期进行测量管的透射测量，测量时应倒空测量管中的灰样，以便获得进行设定点校正或用于校正的透射系数。
由此可以查明管子旧到那种程度和/或在吹走灰样之后在空测量管内表面上留下的油烟对充满灰样的测量管进行的测量影响到何种程度。由空测量管测量的透射系数可以用作校正值，用以较正随后测量管充满时得到的反射系数。如果测量管透光太小，则应当清除测量管中粘附的油烟，或在磨损和损坏时应更换管子。
利用绪言中条款所述的那种装置可以实施本方法，本发明方法的特征在于，装置具有辐射源，该辐射源向灰样表面上的至少两个不同区域中的各个区域发射红外光的波系列，该灰样表面邻接测量管的内表面或内侧面；接收器，用于接收由相应区域反射的反射波列；测量装置，用于测量射向灰样表面区域的和从该区域反射的两束相关波列能量之间的比例(反射系数)；比较反射系数的装置；计算装置，用于计算和显示在差别大的反射系数被剔除之后的平均值。由此可以获得对本方法所说明的优点，而没有先有装置的缺点。
装置的实施例采用残剩碳测定器是有利的，该测定器包括由部分空心圆筒构成的部件，该圆筒相对于测量管处于这样的位置，即圆筒的内壁与测量管的外壁隔开一定距离并平行于该外壁，在该圆筒上在圆筒的外壁和内壁之间配置至少两对通道，上述通道成对配置，彼此之间相对，使得红外光的波列可从红外辐射源例如红外二极管中发射出来，通过一对通道中的一个通道射到灰样的表面区域，而射出的一部分波列从灰样的表面区域反射回来，通过一对通道中的另一个通道，进入红外光辐射的接收器。
因而可以达到可以在灰样表面的多个区域上进行同时测量。然后计算测量的反射系数的平均系数。剔出与上述平均系数有显著差别的反射系数。然后计算新的平均系数，此平均系数可以看作为有效反射系数。
装置的一个实施例是有利的，按照此实施例，圆筒包括成对的通道，该通道如此配置，使得可以在灰样的表面的区域上进行测量，该区域位于垂直于测量管轴线的不同平面上。
装置的另一个实施例是有利的，按照此实施例，圆筒包括成对的通道，该通道如此配置，使得可以在灰样表面的区域上进行测量，该区域围绕测量管的轴线是相互角位移的。
装置的再一个实施例是有利的；按照此实施例，圆筒包括六对通道，该通道如此配置，使得可以在灰样表面的六个区域上进行测量，该六个区域位于两个径向平面内，在每个平面内有三个区域。
因此可以同时测量6个反射系数，在用空测量管测量的校正值进行校正后计算测量反射系数的平均系数。剔除与上述平均系数有显著差别的反射系数。然后计算新的平均系数，此系数可以看作是有效的反射系数。因此可以得到可靠的反射系数，该系数反映了经过一个测量周期之后所得的灰样中未烧尽的碳含量。
下面参考附图
更详细说明本发明，该附图示出残剩碳测定器中一个部件的180°部分，上述部件由空心圆筒13构成，该圆筒局部包围残剩碳测定器中的透明测量管。
圆筒13的内壁14适合于与残剩碳测定器的透明测量管的外壁隔开一定距离并平行于该壁。圆筒13的壁具有至少两个通道或成对的通道1和2、3和4，这些通道在圆筒的内、外壁14和15之间延伸，示出的实施例暗示有六对通道1和2、3和4等。
在其中一对通道中，第一通道1的轴线径向对着测量管内侧面上的一个区域，另一通道2的轴线配置在第一通道1所在的同一轴向平面内，但低于上述通道1，与其形成约25°的角度，此轴线对着测量管内侧面上的同一区域或位于该侧面后面一小段距离。
在另一轴向平面上配置随后的一对通道3、4，其中通道3位于一个低于第一通道的平面上，该另一轴向平面绕圆筒13的轴线16角位移25°。上述通道3的轴线径向对着测量管内侧面上的另一区域或位于该内侧面后面一小段距离。在这一对通道中的另一个通道4配置在属于此对通道的通道3所在的同一轴向平面内，位于上述通道3的上面，并相对于通道3形成一个角度，对着测量管内侧面上的另一个区域或位于该侧面后面一小段距离。
另外4对通道也以相同方式配置在圆筒壁上，这些通道围绕圆筒13的轴线16彼此角偏移25°角，使得总起来可以在一个径向平面内的三个灰样表面区域上进行测定和在另一个径向平面上的三个区域上进行测定，该另一个径向平面和第一个径向平面相隔距离6。
在要对测量管中的灰样进行反射测量时，使例如红外二极管发射的红外线波列穿过在通道对中径向配置的通道1、3…，射到灰样的表面，以便照射灰样表面上的区域。从这些区域反射的那部分红外光从各个这些区域被反射回来，穿过成对通道中的另外通道2、4、…等，到达红外接收器，反之亦然。
在灰样六个测量区域的各个区域上测量反射系数，并在进行校正后计算上述反射系数的平均系数，该校正是利用至少一个校正值进行校正，该校正值如上所述是在空测量管上进行测量的。为了进行更准确的反射测量，应用两个定标值，一个是黑管(零点位置)定标值，另一个是充满硫酸钡的测量管(满标尺)的定标值。剔除与上述平均系数显著不同的一个、两个或多个上述反射系数，因为有问题的反射系数常常超出预定的范围值。然后根据剩下的反射系数计算新的平均系数，该系数可以认为是有效的平均系数。可以用一个单一的通道代替各个通道对进行发射和反射波列的传输，例如用配置在通道内的两个光导纤维或纤维束进行传输。在光导纤维束的情况下，在各个通道中最好配置中心光导纤维束，上述纤维束完全地或部分地由围绕中心纤维束配置的光导纤维束包围。发射的电磁波列通过一个光导纤维束，而反射的波列通过另一纤维束。
作为有效反射系数的值是一个中间结果，该结果可用来计算飞灰中未烧尽碳的重量百分浓度，该浓度是要提供的结果。
权利要求
1．一种用于测量供热设备排出飞灰中未烧尽碳的反射的方法，由此应用残剩煤或碳的测定器，该测定器具有最好用玻璃作的透明测量管，其中，从供热设备烟道中取出的灰样品穿过测量管的一个端部并沉积在测量管的里面，在完成反射测量以后再从测量管中吹出该灰样品或返回到烟道中，其特征在于，进行反射测量的方法是，将光源发射的红外光波列射到灰样表面上的至少两个区域中的各个区域上，该灰样位于管内并与光源隔开一定距离；由此反射的波列部分返回到各自的红外检测接收器；测量向灰样表面发射的和从该表面上反射上的两束相关波列能量之间的比例，从而在灰样外表面的至少两个邻接测量管内侧面的区域进行至少一次反射测量；比较反射测量的结果，即比较得到的反射系数。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在灰样表面的区域上进行测量，该区域位于垂直于测量管轴线(16)的不同平面内。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在灰样表面的区域上进行测量，该区域绕围绕测量管的轴线(16)是相互角偏移的。
4．如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在灰样表面的六个区域进行测量，该六个区域位于两个径向平面内，每个平面内有三个灰样表面区域。
5．如上述各项权利要求所述的方法，其特征在于，定期用倒空灰样的管子进行透射测量，以获得透射系数，该透射系数构成校正值，以便校正随后用充满灰样的管子进行反射测量得到的值。
6．一种用于测量供热设备排出飞灰中未烧尽煤或碳的反射的装置，该装置具有残剩煤或碳测定器，该测定器具有最好用玻璃作的透明测量管，其中，从供热设备烟道中取出的灰样通过测量管的一个端部，沉积在测量管内，在完成反射测量以后从测量管中吹出该灰样或吹回到烟道中，其特征在于，该装置具有辐射光源，它向灰样表面的至少两个不同区域中的各个区域发射红外线波列，该灰样表面邻接测量管的内表面或内侧面；接收器，用于接收各自区域反射的波列；测量装置，用于测量射到灰样表面区域的和从该区域反射的两束相关波列能量之间的比例(反射系数)；比较反射系数的装置；计算装置，用于计算和显示剔除差别很大的反射系数之后的反射系数平均值。
7．如权利要求6所述的装置，其特征在于，残剩碳测定器包括一个部件，该部件由一部分空心圆筒(13)构成，该部分圆筒相对于测量管位于这样的位置，即圆筒的内壁与测量管的外壁隔开一定距离并平行于该外壁；在圆筒的外壁(15)和内壁(14)之间配置至少两对通道(1和2、3和4)；该通道配置成对，并形成这样的相互关系，即从红外二极管发射的红外光波列通过成对通道中的一个通道(2和4)，并射到灰样表面的区域上，而发射波列的一部分从该区域上反射，通过一对通道中的另一通道(1和3)返回到红外接收器。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，圆筒(13)包括成对的通道，该通道被配置成可以在灰样表面的区域上进行测量，该区域位于垂直于测量管轴线的不同平面内。
9．如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，圆筒(13)包括成对的通道，该通道被配置成可以在灰样表面的区域上进行测量，该区域位于绕测量管的轴线相互有角位移的位置。
10．如权利要求7、8或9所述的装置，其特征在于，圆筒(13)包括六对通道，该六对通道如此配置，使得可以在灰样表面的六个区域上进行测量，该六个区域位于两个径向平面内，在每个平面上有三个区域。
全文摘要
用于测量供热设备排出飞灰中未烧尽碳的反射的方法和装置中,使用残剩煤或碳的测定器,该测定器具有最好用玻璃作的透明测量管,其中,从供热设备烟道中取出的灰样穿过测量管的一个端部,随后沉积在测量管内,在完成反射测量之后从测量管中吹出该灰样或吹回烟道中。反射测量的方法是,使光源发射的红外光波列射向灰样表面上至少两个不同区域中的各个区域上,该区域位于管内,与光源隔一定距离;被反射的那部分波列返回到各自的红外检测接收器;测量分别射到灰样表面的和从该表面反射的两束相关波列能量之间的比例,使得在至少在灰样外表面的两个不同的区域进行至少一次反射测量,该区域邻接测量管的内侧面;比较反射测量结果,即比较反射系数。由此达到一种极快速、可靠、简单和易操作的方法和装置,而不采用危险的微波。
文档编号G01N21/47GK1225170SQ9719618
公开日1999年8月4日 申请日期1997年7月7日 优先权日1996年7月5日
发明者安德斯·S·韦德尔, 马蒂亚斯·N·彼德森, 瑟伦·K·尼尔森 申请人:安德斯·S·韦德尔