专利名称:物料含煤量快速测定仪的制作方法
本实用新型是用于立窑水泥厂生料中含煤量；砖瓦坯中的含煤量测定的一种专用仪器亦可用于醇类物质含量测定，及其它行业中的水份测定等。广泛用于建材、化工、医药等行业成份测定。
现有的物料含煤量的测定有以下三种方法(1)化学定碳仪它是仿造日本的(不是用在水泥行业)根据物料燃烧产生CO2浓度，加以化学吸收，用中和滴定法换算出固定碳含量，再根据煤的工业分析结果计算含煤量。该仪器测试一个样品达3小时以上。我们曾用定碳仪对水泥厂生料取样分析结果表明该仪器用到生产现场误差较大，其主要原因是现场煤工业分析有误差，化学滴定终点不明显，而且各原料中的杂质燃烧后也有CO2产生，测试结果分析方法太繁琐。该仪器还容易破碎的缺点，一般厂方购回后使用时间都不长，而且不能用于生产控制。
(2)采用黑白对比法用白度仪测定其含煤变化差异。这种方法在使用时无法排除现场原料色度变化带来的误差，应用误差大，而且无规律，目前几乎没有厂家使用。
(3)采用烧失量的方法由于白生料本身烧失量较大，含煤生料烧失量差异部分比例小，而且白生料烧失量随原料变化而变化，所以不能精确地反应其含煤量的变化，使测定结果混乱，此方法不能推广应用。
以上几种测煤方法都不能在水泥厂起控制生产作用，故目前仍无法对煤的参入量进行控制。
立窑水泥厂生料预磨煤含量直接影响水泥煅烧，也直接影响生料中CaCO3滴定值、Fe2O3滴定值分析结果，目前各厂都未将含煤量纳入控制指标，其原因是没有快速与高精度的分析仪器。据报导如生料中含煤量上升1％，将使CaCO3滴定值分析结果下降0.6％(而控制指标为±0.5％)这样将产生不可忽视的分析误差，生料合格率将大大下降。由于目前仍无法快速得知含煤量的结果，水泥厂家往往采用多加一点煤的办法来保证煅烧，故而一般能耗是很高的。
本实用新型的目的就是针对上述存在问题提出一种物料含煤量快速测定仪，它能克服由白生料成份波动带来的误差，所以它是当代最适应生产控制的一种分析仪器。
本实用新型的技术解决方案是根据不同物料其介电常数不同的原理，采用电容式传感元件将物料介电常数的差异传换成电容量变化，此电容量的变化在电容式传感器上输出电信号。水泥白生料相对介电常数在4左右，白生料中各组分配方变化时，其介电常数变化很小，约为3.9～4.1之间，而煤的相对介电常数高于白生料的5倍，可形成较大的数数值变化，因此现场原料波动产生的测试误差将可以忽略，这是其它仪器所不能办到的。该仪器设计主体主要遵循如下计算式。
X＝ (C－A)/(B－A) ·D式中X——被测生料中含煤量A——白生料在仪器中的显示数(对应白生料介电常数)B——标准生料在仪器中的显示数(对应标准生料介电常数)C——被测生料在仪器中显示的数据(对应被测生料的介电常数)D——标准生料中的含煤量主要设计思想如下(1)传感器的设计为了使介电常数变化能较真实的反应到仪器中，我们采用了电容式传感元件，一个平板电容器如果忽略边缘效应，可以认为其电容量为C＝ (ε·S)/(g)式中ε——介质的相对介电常数S——极片的面积g——极片间的距离C——电容量由于在制作传感器时必须使g设计的较宽，这样就不可避免地带来了较大的边缘效应，为了克服这些边缘效应所带来的测量误差，我们采用了极板中心放样的办法，这样非线性区产生的电容变化不含被测物的变化，边缘效应产生的电容量，在被测的三个样品中反应的数值为一定值，在X＝ (C－A)/(B－A) ·D公式中可以互相抵消。为考虑环境、湿度对该传感器的影响，采用电桥对应电容臂同样结构的形式，设计测口为双口，使其环境影响在传感器上互相平衡抵消，不影响传感器输出状态。
(2)线性化的设计由于介电常数的变化信号还是较弱的只能采用灵敏度较高的电容式电感臂电桥转换信号，但该电桥的灵敏度有随电容量变化而变化的缺点，我们选用了紧耦合电感臂电容电桥克服了这一缺点，提高了灵敏度的稳定性，电感紧耦合磁心选用高磁导率铁氧体闭合材料。紧耦合电桥在W2LC＞2以后灵敏度为一恒值，而非耦合电感臂电桥W2LC＝1时，灵敏度最大(谐振点)没有恒定的灵敏度，传感器电源采用振幅稳定的正弦波振荡器。
图1、是本实用新型原理方框图。
图2、是电容式传感器原理示意图。
下面结合附图对本实用新型作进一步描述由于电容式传感器输出阻抗较大，所以前置放大器采用高阻放大器如图2、输入阻抗在1012Ω以上。输出信号为交流变幅信号。
高阻放大器输出信号与传感电源之间存在着一定的相位差。所以考虑用相敏整流滤波电路，使得整个电路稳定、精确。其输出点处为与介电常数成正比的直流信号，该信号与调零电路给出的参考电压数相减后信号即可反映出与煤含量成正比的直流信号，再经过比例调节使该信号调节到与实际物料含煤量相符的比例，从而确定了仪器的线性斜率，最后送入显示器。
本实用新型的优点是不仅操作简单，可在10分钟内操作得出结果(干料)从而可较迅速地反映生产现状，重复性误差好，线性度好，测试时不需加任何试剂，当样品放入仪器内可在1秒钟内显示出数据，充分发挥出了电容式传感器的优越性，经过长时间的现场使用，证明该仪器的各项性能指标都优于化学定碳仪，比色分析仪等，尤其是该仪器现场使用的可靠性、抗干扰性、准确性是区别与其它仪器的一最大特点。
实施例用户在测试前需自配不含煤的白生料与已知含煤量的标准生料，然后取回被测生料。三种生料烘干后操作原理如下(1)仪器调白生料介电常数值，确定(－A)。
将白生料放入仪器测试口，在电容极板中产生与介电常数相应的电容变化，电桥将产生不平衡电压输出，由于电容传感器本身内阻较大，故前置放大器采用高阻放大器，放大的信号通过相敏整流滤波电路后成为一个与介电常数有关的直流信号。此时再由调零电路给出与A相反的电压参考信号使与A相减为零后，便可将白生料拿出测试口，此时仪器显示的数据即为－A。
(2)仪器调整标准生料介电常数，确定比例关系 (B－A)/(N) ＝D 放入标准生料到测试口，在相敏整流滤波后得到与标准生料介电常数相对应的信号B，此时由于－A的存在比例调节前的信号应是B－A，这时调动比例调节的衰减系数N倍，使仪器出现已知标准生料中含煤量D的数值，即完成了 (B－A)/(N) ＝D的计算。
(3)测出被测生料含煤数值X。
将被测生料放入测试口后，在相敏整流滤波后得到与被测生料介电常数相对应的信号C，此时由于－A的存在比例调节前的信号应是C－A，由于比例衰减系数N已确定，其比例调节后的信号应是 (C－A)/(N) ＝X，此X即为被测含煤量。
以上(1)、(2)、(3)操作阐述的原理，证明了 (C－A)/(X) ＝ (B－A)/(D) 即X＝ (C－A)/(B－A) ·D
权利要求
1.物料含煤量快速测定仪，其特征是利用电容式传感元件将物料中含煤量变化转换为介电常数变化。
2.根据权利要求
1所述的物料含煤量快速测定仪，其特征是电容式传感器采用紧耦合电感臂电容电桥。
3.根据权利要求
1所述的物料含煤量快速测定仪，其特征是被测物料放置在电容极板中心位置。
4.根据权利要求
1或2或3所述的物料含煤量快速测定仪，其特征是电容测试口对称互补。
专利摘要
物料含煤量快速测定仪，是用于立窑水泥厂生料中含煤量测定的一种专用仪器，亦可用于化工、医药、烟草、玻璃、陶瓷等行业的成分测定，它能克服由白生料成分波动带来的误差。该仪器是根据不同物料其介电常数不同的原理，采用电容式传感元件将物料介电常数的差异转换成电信号，它是目前最适应生产控制的一种分析仪器。
文档编号G01N27/22GK87208075SQ87208075
公开日1988年1月27日 申请日期1987年5月11日
发明者殷仁堂 申请人:江苏省建筑材料工业研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan