基于微波传感器的质量流率测量

《基于微波传感器的质量流率测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、-------摘要固体颗粒的质量流率测量在化工生产、煤炭运输、食品加工等领域发挥着重要的作用。尽管国内外提出不同测量方法，例如直接测量法，电容法，声学传感测量法，层析成像法等，但在提高测量精度，实现实时在线测量等方面仍有欠缺。近些年，微波测量法作为一种新兴的测量方法，由于其强穿透性、响应时间短、系统便于安装且成本较低，越来越得到人们重视。但微波浓度测量中水分含量限制测量精度、大量颗粒的信号的提取和处理等问题仍是需要解决的难题。针对这些问题，本文基于微波浓度-速度测量固体颗粒质量流率的原理，研究了利用微波测速系统测量粒子速度，通过理论

2、推导和仿真改善浓度测量方法，进而解决固体颗粒质量流率测量的核心问题。主要研究工作和结果是：1.对于湿度对浓度测量的影响，形成了从电波传播理论出发，将混合物各相浓度与衰减系数、相移系数相关联进行解决的方案，编制了由幅度衰减和相位偏移得到混合物中各相浓度的C++模拟仿真程序。得到了水浓度固定为0.283时，由微波幅度和相位信息确定固体和气体的体积分数的算法；2.由多普勒效应出发测量固体颗粒的速度，当颗粒数量较多时，测得的多普勒信号具有不同频率成分，无法反映粒子流的运动速度，针对该问题，本文采用快速傅里叶变换对信号进行离散频域化，并对不同

3、频移的信号取幅值求平均，这样可以测量得到大量颗粒运动的平均速度；试验中大量颗粒的平均速度小于理论速度，通过对原有时域信号的频域化，提取出单个颗粒运动对应频移，根据多普勒原理，推导出单个颗粒运动的速度公式。通过对单个颗粒以及多个颗粒分别进行试验，分析影响颗粒运动速度的因素，其中，颗粒之间的相互作用是减小固体颗粒速度的主要因素，其次是管道的碰撞、空气的摩擦。3.在利用微波浓度-速度法测量固体颗粒质量流量的过程中可以得到功率信号，研究分析质量和功率的关系，经过试验测量拟合出线性方程，微波功率-质量法作为一个探索，可以对浓度-速度法测得的质

4、量流率进行验证。在测量过程中，通过试验分析并验证天线的安装位置对测量功率的影响，针对该问题，提出了系统改善措施。关键词：质量流率，微波，多普勒，速度，浓度i-----------万方数据-----------AbstractMeteringthemassflowrateofbulksolidsisbecomingincreasinglyimportantin chemicalproduction,coaltransportation,foodprocessing.Althoughtherearemany measurementmet

5、hodsofsolidmassflowratebothathomeandabroad,suchasdirect measurement,capacitancemethod,acousticsensingmethod,tomographymethod. However,thesemethodslackeitherprecisionorreal-timeperformance.Asanew measurementmethod,Microwavesensorisbecomingmoreandmorepopularinthe worldbe

6、causeofitsstrongpenetrability,quickresponse,easyinstallation,lowcost. Buttherearestillsometechnicalproblems,thelimitofmoistureinmeasurement precision,theextractionandprocessingofsignalforlargenumberofparticles.To resolvetheseproblems,basedontheprincipleofmicrowavemetho

7、dinmeasuringthe speedofsolidparticles,thisthesisstudiesthecoreissueofmeteringthemassflow rateofbulksolids.Themainresearchworkandtheresultsareasfollows:1.Aimingatthemeasurementmethodofvolumetricconcentrationsofsolids, thisthesisputsouttwodefects,whicharepooraccuracy,hum

8、idityinfluence.To resolvetheseproblems,westartfromwavepropagationequation,combine attenuationcoefficientandphaseshift