专利名称：一种燃料含水量的测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本专利涉及近红外光谱分析，特别涉及一种利用近红外光谱分析燃料的内部含水量的测量方法及装置
背景技术：
能源需求量在我国非常大，所以如果能方便快捷的解决测量燃料(散装棉花秸秆、树皮、木片，打包的小麦和玉米秸秆)的原材料的各种参数(例如含水量)的话，将会大大提高燃料在运输效率，同时也对燃料的性能和价值上有比较客观的评价。目前，燃料含水量的测量要求针对燃料(散装棉花秸秆、树皮、木片，打包的小麦和玉米秸秆)在装运车中运输时的即时水分检测。现有的测量方法主要为1、测量人员手持便携式设备，爬到车顶进行燃料水分的测量。该测量方法的不足为仅能测燃料表面的水分，无法测量内部的不同深度的燃料水分；测量人员的爬高也给现场测量带来了相当大的不便。2、取样燃料后进行实验室分析。该分析方式的不足为测量结果滞后严重，不能及时反馈燃料的含水量。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种能测量燃料内部含水量的方法以及应用该方法的装置。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案一种燃料含水量的测量方法，包括以下步骤提供测量装置，包括钻头、驱动单元、光源、探测器以及分析单元；所述钻头上设置对光源发出的光透明的窗口片；所述钻头在驱动单元带动下螺旋地进入待测燃料内；光源发出的光穿过所述窗口片后照射在待测燃料上，反射光穿过所述窗口片后被探测器接收；分析单元分析探测器的接收信号，从而获知待测燃料的含水量。进一步，钻头钻入待测燃料的不同地点、不同深度，从而获知不同位置处的含水量。作为优选，所述光源设置在钻头的内部的光学单元上。进一步，在钻头上设置参比部件。进一步，所述驱动单元包括驱动钻头进入待测燃料的第一驱动单元。进一步，所述驱动单元还包括驱动钻头旋转的第二驱动单元。为了实现上述方法，本发明还提出了这样一种燃料含水量的测量装置，包括光源、 探测器和分析单元；特点是所述测量装置还包括钻头，设有对光源发出的光透明的窗口片；使得光源发出的光穿过窗口片后照射到待测燃料上，反射光经过窗口片后被探测器接收；驱动单元，用于驱动钻头螺旋地进入待测燃料中。作为优选，所述光源设置光学单元上，光学单元设置在钻头的内部。进一步，在钻头上设置参比部件。进一步，所述驱动单元包括驱动钻头进入待测燃料的第一驱动单元。进一步，所述驱动单元还包括驱动钻头旋转的第二驱动单元。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、钻头深入燃料的不同地点、不同深度，从而实时测量燃料的含水量，包括燃料内
部的含水量，测量结果真实、可靠。可采用近红外光谱分析方法测量燃料的含水量，测量速度高，方便快捷。2、可自动控制钻头的工作，无需测量人员爬高测量，降低了工作量。
图1为本发明实施例1中的测量装置的结构示意图；图2为实施例1中钻头的结构示意图；图3为实施例2中钻头的结构示意图；图4为实施例1中钻头和驱动单元的结构示意图；图5为实施例2中钻头和驱动单元的结构示意图；图6为本发明实施例3中的测量装置的局部结构示意图；图7为本发明实施例3中的测量装置的另一局部结构示意图。
具体实施例方式实施例1 如图1所示，一种燃料含水量的测量装置，包括光源、光谱仪、探测器、分析单元、 钻头11以及驱动单元。如图2、4所示，所述光源安装在光学单元22的底部，光学单元的上部连接套筒21， 套筒固定在支架上。电源线穿过套筒21连接外部电源和光源。所述钻头11设置在光学单元22、套筒21的外部，在下侧设置耐磨的窗口片12，如蓝宝石镜片，便于光源发出的光穿过窗口片12后照射在待测燃料上，反射光穿过所述窗口片12后通过光纤收集，之后送光谱仪接收。所述驱动单元包括第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元。第一驱动单元用于驱动钻头沿其轴线方向运动。第二驱动单元31设置钻头11的外缘，用于驱动所述钻头11旋转。第三驱动单元用于驱动钻头、光学单元22、第一和第二驱动单元沿与钻头11轴线垂直的方向运动。所述分析单元利用其内部的分析模型去分析探测器的接收信号，从而得出燃料的
含水量。本实施例还揭示了一种燃料含 水量的测量方法，包括以下步骤提供上述测量装置；在第三驱动单元的驱动下，钻头运行到待测燃料的上方，之后在第一和第二驱动单元的驱动下，钻头螺旋式地进入待测燃料中一定深度；光学单元和套筒没有转动；光源发出的光穿过窗口片后照射在待测燃料上，待测燃料上的漫反射光穿过窗口片后被会聚，之后通过光纤传输到光谱仪，漫反射光经过分光后被探测器接收；
分析单元利用近红外光谱分析模型处理探测器的接收信号，从而获知待测燃料的含水量；通过控制第一、第二和第三驱动单元，使钻头钻入不同地点、不同深度，从而获得待测燃料的全面信息。实施例2 如图3、5所示，一种燃料含水量的测量装置，与实施例1不同的是在钻头上还设置有参比板13。本实施例还揭示了一种燃料含水量的测量方法，与实施例1不同的是测量燃料含水量的过程中，还能够实时提供参比，具体方式为钻头11在第一驱动单元的驱动下，当参比板13旋转到光源一侧时停止，光源发出的光照射在参比板13上，反射光经过会聚后通过光纤传输到光谱仪，从而为含水量的测量提供参比信号。采用实时参比后，测量结果更准确。实施例3 如图6所示，一种燃料含水量的测量装置，包括光源、光谱仪、探测器、分析单元、 钻头以及驱动单元。所述光源安装在钻头内的底部。如图7所示，电源线与圆筒41、42相连接，圆筒 41,42的中心轴线与钻头11的中心轴线共线，外界电源的正负极分别通过导电体43、44与圆筒41、42接触，用于使得当圆筒随钻头旋转时，外界为光源供电。所述钻头的下侧设置耐磨的窗口片，如蓝宝石镜片，便于光源发出的光穿过窗口片后照射在待测燃料上，反射光穿过所述窗口片后通过光纤收集并传输，光纤51的出光端设置在钻头的中心轴线处，从光纤51出射的光照射在钻头一侧的(测量过程中不转动的) 反射镜52，反射光送光谱仪接收。所述驱动单元32设置钻头的外缘，用于驱动钻头11旋转，钻头11在旋转的同时在其轴线方向运动，从而使得钻头螺旋式地进入待测燃料。所述分析单元利用其内部的分析模型去分析探测器的接收信号，从而得出待测燃料的不同地点、不同深度处的含水量。本实施例还揭示了一种燃料含水量的测量方法，包括以下步骤提供上述测量装置；在外界驱动下，钻头运行到待测燃料的上方，之后在驱动单元的驱动下，钻头螺旋式地进入待测燃料中一定深度；光源发出的光穿过窗口片后照射在待测燃料上，待测燃料上的漫反射光穿过窗口片后被会聚，之后通过光纤传输，光纤的出光端设置在钻头的中心轴线处，光纤的出射光通过反射镜反射，反射光送光谱仪，经过分光后被探测器接收；分析单元利用近红外光谱分析模型处理探测器的接收信号，从而获知待测燃料的含水量；
重复上述过程，使钻头钻入不同地点、不同深度，从而获得待测燃料的全面信息。
上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是，设置可旋转的钻头，钻头可以在待测燃料的不同位置进入不同的深度，光源发出的光通过钻头上的窗口片照射在待测燃料上，反射光通过窗口片后被接收、分析，从而全方位的获知待测燃料的含水量。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种燃料含水量的测量方法，包括以下步骤提供测量装置，包括钻头、驱动单元、光源、探测器以及分析单元；所述钻头上设置对光源发出的光透明的窗口片；所述钻头在驱动单元带动下螺旋地进入待测燃料内；光源发出的光穿过所述窗口片后照射在待测燃料上，反射光穿过所述窗口片后被探测器接收；分析单元分析探测器的接收信号，从而获知待测燃料的含水量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于钻头钻入待测燃料的不同地点、不同深度，从而获知不同位置处的含水量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述光源设置在钻头的内部的光学单元上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在钻头上设置参比部件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述驱动单元包括驱动钻头进入待测燃料的第一驱动单元。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述驱动单元还包括驱动钻头旋转的第二驱动单元。
7.一种燃料含水量的测量装置，包括光源、探测器和分析单元；其特征在于所述测量装置还包括钻头，设有对光源发出的光透明的窗口片；使得光源发出的光穿过窗口片后照射到待测燃料上，反射光经过窗口片后被探测器接收；驱动单元，用于驱动钻头螺旋地进入待测燃料中。
8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于所述光源设置光学单元上，光学单元设置在钻头的内部。
9.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于在钻头上设置参比部件。
10.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于所述驱动单元包括驱动钻头进入待测燃料的第一驱动单元。
11.根据权利要求10所述的测量装置，其特征在于所述驱动单元还包括驱动钻头旋转的第二驱动单元。
全文摘要
本发明涉及一种燃料含水量的测量方法，包括以下步骤提供测量装置，包括钻头、驱动单元、光源、探测器以及分析单元；所述钻头上设置对光源发出的光透明的窗口片；所述钻头在驱动单元带动下螺旋地进入待测燃料内；光源发出的光穿过所述窗口片后照射在待测燃料上，反射光穿过所述窗口片后被探测器接收；分析单元分析探测器的接收信号，从而获知待测燃料的含水量。本发明还提供了一种用于实施上述方法的测量装置。本发明可以测量待测燃料的不同位置处的含水量，测量结果准确可靠。
文档编号G01N21/17GK102175609SQ20101062240
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者吕力, 李爱萍, 杨松杰 申请人:聚光科技(杭州)股份有限公司