[发明专利]一种基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统，其特征在于，该系统包括：空心金属波导、输入同轴转换器、输出同轴转换器、电磁波隔离装置、金属耦合片和测量装置；

其中，所述空心金属波导，用于利用微波对飞灰的含碳量对进行测量；

所述输入同轴转换器，用于将测量装置产生的电磁波由TEM模式转换为TE模式；

所述输出同轴转换器，用于将测量完成的电磁波由TE模式转换为TEM模式；

所述金属耦合片，用于对输入和输出的电磁波的频率进行调整；

所述电磁波隔离装置，用于对电磁波进行反射，使电磁波无法向与之连接的圆波导的两端逆向传输，避免能量溢散；

所述测量装置，用于产生测量所需的电磁波信号，并对接收到的微波信号进行分析处理；

所述空心金属波导的长度为测量微波波长的偶数倍，且长度不大于300mm；所述空心金属波导的截面为圆形或矩形；

所述空心金属波导的两端的端部通过密封材料密封，且空心金属波导的侧壁上对称设有2个微波传输孔，2个所述微波传输孔上均设有连接座；

所述输入同轴转换器和输出同轴转换器一端通过同轴电缆与所述测量装置连接，另一端的端面均设有所述金属耦合片和隔热片，所述金属耦合片和隔热片上均设有与所述微波传输孔相等的通孔，并分别与2个所述连接座连接；

2个所述电磁波隔离装置通过固定槽水平设置在所述空心金属波导内部的两端中心线位置。

2.根据权利要求1所述的基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统，其特征在于，所述电磁波隔离装置为矩形金属片，矩形金属片的厚度为0.5-3mm。

3.根据权利要求1所述的基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统，其特征在于，所述金属耦合片的数量为至少一组。

4.根据权利要求1所述的基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统，其特征在于，所述密封材料为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求1所述的基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统，其特征在于，所述金属耦合片的数量为一组或多组。

6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统测试飞灰含碳量的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1）校准系统，校准结束后，将S21幅值和S21相位都归一化为0，作为零位参考；

S2）启动测量装置，对测量装置的测试频率、测试频点数进行设置；

S3）将已知含碳量的标准灰样导入空心金属波导内，测量装置对采集得到的飞灰的幅值和相位数据进行处理分析，使用线性、二次或指数形式分别对飞灰幅值和相位数据进行拟合，选取拟合度最优的拟合结果或拟合优度大于0.98的拟合结果作为标定曲线，得到该测试频点下标准飞灰的含碳量与幅值和相位之间的方程关系；

S4）将未知含碳量的待测灰样导入空心金属波导，并在相同的频点数下测量，把测得的幅值和相位数据代入S3）得到标定曲线，即可得到待测灰样含碳量的确定数值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述测量装置为矢量网络分析仪；所述矢量网络分析仪包括E5071C网络分析仪或N9918A手持式微波分析仪。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述微波的频率为9-18GHz。