专利名称：矿井输送带上煤含水分的微波检测方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤含水分的检测方法和设备。
背景技术：
随着煤矿开采强度和机械化水平的提高，煤矿在提高煤产量的同时，产尘 量和矿井作业场所的漂浮的煤尘也大大提高。煤尘给作业人员和安全生产造成 了极大的危害 一方面煤尘严重危害现场工人的身体健康，另一方面煤尘含量 过高潜伏着瓦斯爆炸的危险。实践证明煤中水分含量越高，其颗粒漂浮量就 越低；煤中水分含量越低，其颗粒漂浮量就越高。所以煤层注水、煤粉喷雾是 增加煤中水分、降低漂浮量的重要手段。而如何准确快速地检测出输送带上(特 别转载点处)煤中水分含量，对于控制煤颗粒的漂浮显得非常重要。因为输送 带上煤处于动态中，如果其过于干燥，会引起大面积煤颗粒的漂浮，也即颗粒 浓度过高，会引起瓦斯爆炸等一系列问题。
井下转载点落差较大，极易引起煤颗粒飞扬，如果盲目地喷水降尘，势必 造成极大的水资源浪费；煤含水量过多，不符合相关标准，并给输送带承重造 成压力(国家正常煤含水量标准为2%-4%)。如果在转载点处对输送带的煤进行 含水量在线检测，当含水量小于2%时，知需喷雾，当含水量大于等于2%时知 不需喷雾，从而实现对(转载点处)输送带上煤含水分的在线检测，当需要控 制时，可进行智能控制。
目前检测煤含水分的方法主要有烘干法和红外反射法。烘干法是测量煤 含水率的直接方法，是传统的、也是最基本的测量方法，此方法测试精度高， 但由于测量周期太长，所以不适于用于井下转载点处输送带上煤含水分的检测。红外反射法是依据光量的变化，既可检测表面可见缺陷及被测物的几何形状， 又可测定被测物的含水率等，适合于生产过程中的产品检测，且易于实现自动 化，但由于光头对卫生条件的要求较高，所以也不适于用于井下转载点处输送 带上煤含水分的检测。上述方法均不适合井下转载点处输送带上煤含水分的检
发明内容
本发明的任务之一在于提供一种矿井输送带上煤含水分的微波检测方法。 本发明的任务之二在于提供一种实现上述检测方法的设备。 本发明为实现任务一采用技术方案是矿井输送带上煤含水分的微波检测 方法，包括以下步骤1)微波频率的确定通过不同频率下煤在干燥情况下和 加水后对微波信号的衰减量测试，确定水对微波信号的最大吸收频率，从而确 定所要选择的微波频率；2)确定煤含水率与微波信号衰减量的关系在多种试 样下先测量出透过输送带后的微波衰减量，后采用烘干法准确测量出输送带上 煤含水率，据此画出微波衰减量-测量电压与输送带上煤含水率的关系曲线，根
据关系曲线推出公式Y^X+b，Y为经放大后检测的微波信号的衰减量，a、 b为
常数，X为煤含水率；3)进行误差修正通过对煤不同高度、不同颗粒等试样 对煤含水量的影响，计算平均误差；4)拟合微波衰减量和煤含水量的关系曲线， 修正公式的a，b值。此时煤含水率X二 (Y-b) /a即可以通过微波衰减量得出。
本发明为实现任务二采用的技术方案是实现上述微波检测方法的设备，
包括微波信号源、测量电路和检波电路；测量电路包括发射喇叭天线和接收喇 叭天线，检波电路包括隔离器、低噪声放大器、微波检波器、直流放大电路和 信号采集处理电路；微波信号源通过定向耦合器与测量电路的发射喇叭天线电 路连接，接收喇叭天线与隔离器电路连接，隔离器与低噪声放大器电路连接，低噪声放大器与微波检波器电路连接，微波检波器与直流放大电路连接，直流 放大电路与信号采集处理电路连接。
本发明的有益效果是能够快速的检测出输送带上的煤含水率，且不易受 外界环境的影响，适合输送带上煤含水分的检测。
图1为本发明的确定微波频率的测试框图； 图2为本发明所述设备的连接框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明矿井输送带上煤含水分的微波 检测方法，包括以下步骤1)微波频率的确定通过不同频率下煤在干燥情况 下和加水后对微波信号的衰减量测试，确定水对微波信号的最大吸收频率，从 而确定所要选择的微波频率，经实验确定微波频率为9. 7GHz，具体测试方法见 图1; 2)确定煤含水率与微波信号衰减量的关系在多种试样下先测量出透过
输送带后的微波衰减量，后采用烘干法准确测量出输送带上煤含水率，据此画 出微波衰减量-测量电压与输送带上煤含水率的关系曲线，根据关系曲线推出公
式Y^aX+b，Y为经放大后检测的微波信号的衰减量，a、 b为常数，X为煤含水 率；3)进行误差修正通过对煤不同高度、不同颗粒等试样对煤含水量的影响， 计算平均误差；4)拟合微波衰减量和煤含水量的关系曲线，修正公式的a，b值。 此时煤含水率X二 (Y-b) /a即可以通过微波衰减量得出。
实现上述微波检测方法的设备，包括微波信号源、定向耦合器、测量电路 和检波电路。信号源频率为9. 7GHz，输出功率0dBm左右。芯片采用Hittite公 司的丽C588LC4B，输出功率+5dBm。定向耦合器为微带线形式，耦合度30dB， 用于实时检测信号源输出功率。测量电路由发射喇叭天线和接收喇叭天线组成，喇叭天线的增益为8dB左右，用于信号的发射与接收。
检波电路由隔离器、低噪声放大器、微波检波器、直流放大电路和信号采 集处理电路组成。天线接收到的微波信号经过被测物品的衰减后，首先经过隔 离器和低噪声放大器，用来改善系统驻波和提高增益。然后进行检波和运放， 送往数字信号处理单元进行AD转换和处理、显示。低噪声放大器采用NEC公司 的NE3210，它具有很低的噪声系数和高增益。微波检波器选用AD公司的AD8319， 测量范围达到10GHz，动态范围〉40dB。信号采集处理电路包括A/D转换电路、 单片机处理电路、数字显示电路。
除两个喇叭天线外，其余所有设备安装在防爆壳内。为防止粉尘进入天线 影响测试精度，天线采用有机玻璃封口处理。
当然，本发明的保护范围并不局限于上述实施例，只要是本领域的普通技 术人员未经过创造性地改进，就应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、矿井输送带上煤含水分的微波检测方法，其特征在于包括以下步骤1)微波频率的确定；2)煤含水率与微波信号衰减量关系的确定；3)误差修正；4)拟合微波信号衰减量与煤含水量的关系曲线，得出煤含水率。
2、 根据权利要求1所述的矿井输送带上煤含水分的微波检测方法，其特征在于所述步骤1中，通过对不同频率下煤在干燥情况下和加水后对微波信号的衰减 量测试，确定水对微波信号的最大吸收频率，从而确定所要选择的微波频率。
3、 根据权利要求1所述的矿井输送带上煤含水分的微波检测方法，其特征在于 所述步骤2中，在多种试样下先测量出透过输送带后的微波信号衰减量，后采用烘干法准确测量出上述试样的含水率，据此画出微波信号衰减量与煤含水率的关系曲线，根据关系曲线推出公式Y=aX+b， Y为微波信号衰减量，a、 b为常数， X为煤含水率。
4、 根据权利要求1所述的矿井输送带上煤含水分的微波检测方法，其特征在于 所述步骤3中，通过不同高度、不同颗粒等试样对煤含水量的影响，计算平均 误差。
5、 根据权利要求1所述的矿井输送带上煤含水分的微波检测方法，其特征在于 所述步骤4中，拟合微波信号衰减量与煤含水量的关系曲线，修正公式中的a、 b值，煤含水率X二 (Y-b) /a，即可以通过测量微波信号衰减量得出。
6、 实现上述微波检测方法的设备，其特征在于包括微波信号源、测量电路和检 波电路；测量电路包括发射喇叭天线和接收喇叭天线，检波电路包括隔离器、 低噪声放大器、微波检波器、直流放大电路和信号采集处理电路；微波信号源 通过定向耦合器与测量电路的发射喇叭天线电路连接，接收喇叭天线与隔离器 电路连接，隔离器与低噪声放大器电路连接，低噪声放大器与微波检波器电路 连接，微波检波器与直流放大电路连接，直流放大电路与信号采集处理电路连 接。
全文摘要
本发明公开一种矿井输送带上煤含水分的微波检测方法及设备，属于煤炭含水量检测技术领域，包括以下步骤1)微波频率的确定；2)煤含水率与微波信号衰减量关系的确定；3)误差修正；4)拟合微波信号衰减量与煤含水量的关系曲线，得出煤含水率。该方法能够快速的检测出输送带上的煤含水率，且不易受外界环境的影响，适合输送带上煤含水分的检测。
文档编号G01N23/12GK101504377SQ20091001465
公开日2009年8月12日 申请日期2009年2月28日 优先权日2009年2月28日
发明者亮 张, 张存磊, 李兆庆, 王永保, 王绪友, 程学珍, 逄明祥 申请人:山东科技大学