[发明专利]一次风在线浓度测量系统及测量方法

权利要求书

1.一次风在线浓度测量系统，其特征在于：包括速度测量单元、力测量单元和浓度测算单元；所述速度测量单元包括至少一组棒状传感器；每组棒状传感器均包括两个静电测量棒，该两个静电测量棒平行设置于待测量一次风管的上下游；所述力测量单元包括至少一组力测量装置；每组力测量装置均包括测力贴片、测力杆、力传感元件；所述力传感元件设于对应的测力杆上；所述测力贴片设于对应的测力杆末端，且与所述力传感元件相连；所述浓度测算单元包括前置放大电路、A/D转换模块和处理器；所述静电测量棒、力传感元件均依次通过所述前置放大电路、A/D转换模块与处理器相连。

2.根据权利要求1所述的一次风在线浓度测量系统，其特征在于：每组力测量装置中的测力杆采用所述对应的静电测量棒；所述力传感元件设于对应的静电测量棒上，测力贴片设于对应的静电测量棒末端，且贴合于末端的受风面处。

3.根据权利要求2所述的一次风在线浓度测量系统，其特征在于：所述棒状传感器为三组以上，在一次风管管道轴向投影面上呈均匀分布；三组棒状传感器中位于待测量一次风管上游的三个静电测量棒相邻两个之间的轴向间隔与三组棒状传感器中位于待测量一次风管下游的三个静电测量棒相邻两个之间的轴向间隔相同，且间距为沿该轴向的静电测量棒截面宽度的2至4倍；各静电测量棒一端固定设于一次风管上，另一端指向或穿过一次风管的轴线方向。

4.根据权利要求3所述的一次风在线浓度测量系统，其特征在于：所述静电测量棒与一次风管之间设有绝缘层。

5.根据权利要求4所述的一次风在线浓度测量系统，其特征在于：每组棒状传感器的两个静电测量棒之间的距离为250-350mm；每个静电测量棒伸入风管内的长度相同，为风管直径的1/4至3/4。

6.根据权利要求5所述的传感装置，其特征在于：所述的每个静电测量棒伸入风管内的长度为风管直径的2/3。

7.根据权利要求6所述的一次风在线浓度测量系统，其特征在于：所述静电测量棒末端为圆柱形或流线型。

8.权利要求1至7任一所述一次风在线浓度测量系统进行一次风在线浓度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过速度测量单元采用相关法测量得到一次风管流体的速度；

(2)通过力测量单元直接进行一次风管流体作用力的测量；

(3)利用步骤(1)得到的一次风管流体的速度，以及步骤(2)得到的一次风管流体作用力，计算得到一次风管流体相对流量和浓度。

9.根据权利要求8所述的一次风在线浓度测量方法，其特征在于：

所述步骤(1)中一次风管流体速度测量方法如下：

a、通过下式计算每对棒状传感器的两个静电测量棒之间的信号的相关度

式中，x_i和y_i分别为两个静电测量棒采集到的电压信号，和分别为两个静电测量棒采集到的电压信号平均值；

b、取相关度最大时两个静电测量棒采集到的电压信号之间的时间差τ，则一次风管流体的速度v＝L/τ；

所述步骤(3)中一次风管流体相对流量和浓度通过以下公式进行计算：

式中，F为步骤(2)中测量得到的一次风管流体作用力；K为阻力系数；ρ为流体工况密度，单位为kg/m³；A_d为测力贴片的受力面积；v为步骤(1)中测量得到的流体流速；q_m为流体相对流量，单位为kg/h；α为流量系数；D为一次风管道内径，单位为mm；β为流隙比。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于：当速度测量单元采用多对棒状传感器时，所述步骤(1)先通过各对棒状传感器采集所得电压信号计算得到各自对应的流体速度，再取均值得到当力测量单元采用多组力测量装置时，步骤(2)中先通过各组力传感装置测量得到各自对应的流体作用提力，再取均值得到步骤(3)中一次风管流体相对流量和浓度通过以下公式进行计算：