[发明专利]采用微波谐振腔测量煤粉浓度的方法

摘要

本发明是一种采用微波谐振腔测量煤粉浓度的方法，其特点是，包括微波探头的设置及最佳发射频率的选择、谐振腔尺寸的确定。通过得出微波探头的安装方式、微波最佳发射频率以及谐振腔尺寸大小，均经过现场实验指导验证，满足实验条件，从而验证了本发明的有效性和实用性，具有科学合理，适用性强，效果佳，易于实现、经济性好、不受额外因素影响等优点。

主权项

一种采用微波谐振腔测量煤粉浓度的方法，其特征是，它包括以下内容：1)微波探头的设置及最佳发射频率的选择对于微波探头的安装方式及最佳发射频率,利用HFSS仿真软件对微波探头进行建模，使用的探头天线为四分之一波长单极子天线，采取同轴馈电方式进行馈电，对其进行仿真，通过观察探头天线的辐射方向图可知，探头在水平方向有着最大增益，因此在放置微波探头时，发射探头和接收探头的角度应该是平行，保证微波信号的传输，然后将设计的探头插入管道，得到微波法测煤粉浓度的整体模型管道内的介电常数大小又和管道中煤粉浓度有关，煤粉浓度越大，混合物的介电常数就越大；通过改变管道的介电常数，就能够模拟一次风管道煤粉浓度的变化，已知，空气的相对介电常数约为1，纯煤粉的相对介电常数约为2.7，对于混合物介电常数有公式ε＝[m1(ε1)1/3+m2(ε2)1/3]3，其中m1为空气的质量浓度，m2为煤粉的质量浓度，ε1为空气介电常数，ε2为煤粉介电常数，电厂中煤粉浓度一般都是在0.2kg/kg至1.0kg/kg范围之内，通过对充满煤粉的一次风管道进行仿真可得，当频率在386.36MHZ‑390.9MHZ之间时，此时天线的回波损耗达到最大，因此微波最佳发射频率在386.36MHZ‑390.9MHZ之间选择；2)谐振腔尺寸的确定电厂一次风管道的半径为300mm，采用圆柱形谐振腔，其半径为300mm，测量煤粉介电常数时，要保证煤粉的介电常数与谐振腔内的谐振频率一一对应，当检测出一个谐振频率时就能推算出一个介电常数，根据这一要求，利用高频电磁(HFSS)仿真软件对该谐振腔进行仿真，逐步确定圆柱形谐振腔的高度，并最终利用谐振腔仿真得出谐振频率和煤粉介电常数之间的关系，利用检测出的谐振频率推算出煤粉介电常数，进而得出煤粉浓度。