专利名称：微波测量煤层水份的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用微波测量煤层水份的方法。
目前，国内有关行业尤其钢铁行业对煤水分测量均采用人工定时采取煤样的然后拿到实验室碾碎、烘干、称重，再计算出煤的湿度。在欧美一些发达工业国，主要采用微波透射法、微波反射法及微波相位法测量煤层水份。由于微波的振幅受到微波辐射源输出功率的稳定度、煤层表面形状、煤层颗粒大小、微波系统的匹配等条件的影响，可靠性和探测灵敏度较低，目前，一般不作精确测量。微波相位法可以克服上述不足，但技术较复杂。如德国Berthoid公司和澳大利亚MCI公司生产的相位式微波水份仪均采用了微波锁相，外差高稳频技术，使得这类水份仪造价昂贵(目前在中国市场近100万元人民币一台)，调试困难，不易推广。
本发明的目的在于为有关行业尤其钢铁行业提供一种用国产化的微波水份仪进行煤水分的实时测量方法。
本发明的技术方案是这样的一种微波测量煤层水份的方法，其特征在于应用窄带线性调频体制的微波干涉仪，通过该微波干涉仪的天线与被测煤层样品的非接触测量，采用相位法与功率衰减法同时进行的技术措施，将测量值与定标曲线进行比较并由计算机进行数据处理，对煤层作水份测量。
由于本发明采用了以上的方法，可用简单的手段对各种煤层进行实时煤层含水量的测量，可节约大量的人力和能源，且测量准确可靠。
为了进一步了解本发明的性能、特征和优点，现结合一实施例和附图对本发明作详细的说明。
图1是本发明测量方法的系统连接框图。
本发明一种微波测量煤层水份的方法，应用窄带线性调频体制的微波干涉仪1，通过该微波干涉仪的天线2与被测煤层样品3的非接触测量，采用相位法与功率衰减法同时进行的技术措施，将测量值与定标曲线进行比较后进入计算机5进行数据处理，对煤层作水份测量。
本发明采用了国产的窄带线性调频体制的微波干涉仪，该微波干涉仪的主要技术指标为测量精度 0.5％中心工作频率 3GHz调频带宽 100MHz中心频率为3Ghz调频线性度1％输出功率 40mW工作环境温度 -30～+40℃本发明采用了相位法与功率衰减法同时进行的技术措施，提高了测量精度，可修正因煤颗粒大小引起的测量误差。具体做法是将相位法及衰减法的测量值进行比较，如两值的差值大于0.5％，则取两值的平均值为测量值。如两值差值小于0.5％，则取相移值为测量值。
所述的相位法为应用窄带线性调频体制的微波干涉仪器输出的两路信号，即一路是经过被测煤层样品所测得的信号，一路是未经过被测煤层样品所涉及的信号，该两路信号进行相信比较，取其相移量。所述的功率衰减法为直接将微波干涉仪的电磁波透射到被测煤层，取其衰减量。
本发明由计算机处理微波干涉仪得到的相位和衰减信号，可以实时显示相位和衰减值。采用友好的汉字化计算机界面，使操作人员用键盘在显示的菜单中选择被测的煤种，即可显示当前煤的水份值。
本发明根据所测量的不同的煤种，采用相应的定标曲线。定标曲线为相位定标曲线和衰减定标曲线，其形成的方法是将每种煤制成至少20个含水量(含水量7％～20％)不同的煤样，煤的含水量是在实验室称重法确定的，即将煤样烘烤干后，按比例加水，形成不同含水量的标准煤样。煤样的平均颗粒小于10mm，然后用微波干涉仪对某一种煤的这些煤样进行测量。由于煤样的含水量为已知，即可将相位测量值、衰减测量值和含水量形成某一煤种的二条定标曲线。
本发明制作定标样品的方法是a.采用2公斤煤样作定标样品3；b.采用壁厚为20mm，长、宽、高为300×200×200mm的发泡塑料容器为样品盒4放煤样进行测量；c.采用在容器中紧压煤样的方法，使同一重量但不同含水量的煤样在测量时有一致的厚度，并表面平整。
本发明中微波干涉仪的天线2至被测煤层定标样品3的距离d应保持范围为30cm≤d≤50cm现再通过实际测量的具体步骤，结合附图对本发明作如下详细说明。
1)在仪器空载条件下，调节微波干涉仪1的微波源调制信号(调频式微波干涉仪的调制信号通常是锯齿或三角波)的幅度，使干涉仪的相移量为最小；2)由计算机记录此时的相移量和信号振幅；3)将被测煤层样品3放入样品盒4并填满，然后将样品盒4置于两个天线2之间，样品盒面中心与天线口面中心在一直线，其距离d为30cm≤d≤50cm；4)测量煤层的相移量和衰减量，由相位和衰减定标曲线得到煤层的二个含水量值；5)如二个含水量值差值≤0.5％，则相位法测量值为实际水份值，如两值的差＞0.5％，则取两值的均方根值为实际水份值。
当测量的煤层颗粒平均直径≤10mm，则采用相位定标曲线，步骤5)可省略；反之则须完成步骤1)，2)，3)，4)，5)；本发明经过7个月的试验，测试数据数百个，证明本测量方法可靠。与称重法测量值相比，测量误差小于0.5％。可广泛应用在建材行业、粮食储存和造纸业等。
权利要求
1.一种微波测量煤层水份的方法，其特征在于应用窄带线性调频体制的微波干涉仪，通过该微波干涉仪的天线与被测煤层样品的非接触测量，采用相位法与功率衰减法同时进行的技术措施，将测量值与定标曲线进行比较后进入计算机进行数据处理，对煤层作水份测量。
2.根据权利要求1所述的微波测量煤层水份的方法，其特征在于所述的相位法为应用窄带线性调频体制的微波干涉仪器输出的两路信号，即一路是经过被测煤层样品所测得的信号，一路是未经过被测煤层样品所测得的信号，将该两路信号进行相位比较，取其相移量。
3.根据权利要求1所述的微波测量煤层水份的方法，其特征在于所述的功率衰减法为直接将微波干涉仪的电磁波透射到被测煤层，取其衰减量。
4.根据权利要求1或2或3所述的微波测量煤层水份的方法，其特征在于将相位法和功率衰减法的测量值进行比较，如两值的差值大于0.5％，则取两值的平均值为测量值；如两值的差值小于0.5％，则取相移值作为测量值。
5.根据权利要求1所述的微波测量煤层水份的方法，其特征在于所述的定标曲线为相位定标曲线和衰减定标曲线，即采用每种煤在颗粒基本一致的情况下，至少对20个不同水份值(含水量为7％～20％)的煤样进行测量，将相位测量值、衰减测量值形成每一煤种的贰条定标曲线，即为相位定标曲线和衰减定标曲线。
6.根据权利要求1所述的微波测量煤层的水份的方法，其特征在于所述的煤层颗粒平均直径≤10mm时，采用相位法测量。
7.根据权利要求1所述的微波测量煤层水份的方法，其特征在于所述的煤层颗粒平均直径＞10mm时，采用相位法和功率衰减法同时进行的方法。
全文摘要
本发明公开了一种微波测量煤层水份的方法,其特征在于:应用窄带线性调频体制的微波干涉仪,通过该微波干涉仪的天线与被测煤层样品的非接触测量,采用相位法与功率衰减法同时进行的技术措施,将测量值与定标曲线进行比较后进入计算机进行数据处理,对煤层作水份测量。本发明可用简单的手段对各种煤层进行实时煤层含水量的测量,测量方法可靠。与称重法测量值相比,测量误差小于0.5%。可广泛应用在建材行业、粮食储存和造纸业等。
文档编号G01N22/00GK1242518SQ9811096
公开日2000年1月26日 申请日期1998年7月16日 优先权日1998年7月16日
发明者沈学民, 吴信慈, 程乐意, 廖为群, 许梅朗, 周世椿 申请人:宝山钢铁(集团)公司, 中国科学院上海技术物理研究所