專利名稱：微波測量非金屬散料料位裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及電測量裝置，特別是應(yīng)用微波能夠透過非金屬散料而傳播的特性，測量其厚度(儲(chǔ)量)的裝置及方法。
目前，國內(nèi)外針對(duì)非金屬散料料位的測量，甚至采用人工放線這種原始的方法來測料位，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、精度差；采用電測量的方法僅對(duì)液體、自由流體(如油)較為有效，而對(duì)于散料這種吸收微波的料，尚未有較好的方法。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的，是對(duì)上述不足，提供一種由微波收發(fā)器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)、計(jì)算機(jī)組成，應(yīng)用微波能夠透過非金屬散料而傳播的特性，對(duì)成份固定料定點(diǎn)發(fā)射和接收微波信號(hào)，測量其厚度(儲(chǔ)量)的裝置及方法，手段是(1)固定發(fā)射功率，通過接收裝置輸出信號(hào)強(qiáng)弱，反映微波穿過該料的厚度(高度)；(2)固定發(fā)射功率，依據(jù)一對(duì)收發(fā)裝置的水平物理位置(或垂直物理位置)，是否收到微波信號(hào)來確定料位。
微波測量非金屬散料料位裝置，包括微波發(fā)射器1、微波接收器3和計(jì)算機(jī)6等，其特征在于微波發(fā)射器1、微波接收器3通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接入單片機(jī)4，單片機(jī)4通過可編程輸入輸出接口5接入計(jì)算機(jī)6，計(jì)算機(jī)6外接顯示器7。
眾所周知，作為分米、厘米波段的電磁波，微波是以直線傳播方式，在真空中以光速傳播，在空氣中近似光速，遇金屬被反射或折射遇障礙被衰減，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)射器發(fā)射一定功率的微波信號(hào)可以通過一定厚度凸凹不平的料，而由接收器收到，若發(fā)射功率為一定值，接收裝置輸出信號(hào)之強(qiáng)弱就會(huì)與料的厚度成反比，形成一定的函數(shù)關(guān)系，由此可見，微波是在不斷衰減中沿著料顆粒間的空間向前傳播。
為了確定一種料的上述反比函數(shù)關(guān)系，可以根據(jù)料的最大厚度，選定一個(gè)發(fā)射功率值且始終保持，這個(gè)值應(yīng)能使接收裝置在料的厚度最大時(shí)仍能接收到信號(hào)且有一個(gè)最低輸出值。以料厚度為X軸，接收輸出為Y軸繪制曲線，發(fā)射微波使料厚度從零變化到最大，記錄對(duì)應(yīng)的接收輸出變化，根據(jù)所獲數(shù)據(jù)及曲線應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，就可得到接收輸出與料厚度之間的函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)不同物料可以調(diào)整函數(shù)的參數(shù)，確定關(guān)系式，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入計(jì)算機(jī)，完成收發(fā)、采集、控制、計(jì)算和處理，測定其儲(chǔ)量。
本裝置是利用微波的穿透力及散料吸收能量的關(guān)系，測定散料厚度的一種計(jì)算機(jī)測量裝置及方法。由于采用了成熟的微波收發(fā)技術(shù)(如雷達(dá)等廣泛應(yīng)用的微波收發(fā)裝置)，其原理可行，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，易于維護(hù)，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，精度高，不對(duì)周邊產(chǎn)生干擾和污染，是微波技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的理想結(jié)合，適于各類散料(水泥、煤、化工產(chǎn)品等)料位的測定，宜于普及推廣。
本發(fā)明創(chuàng)造附

圖1為結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖，其中微波發(fā)射器1、料倉2、微波接收器3、單片機(jī)4、可編程輸入輸出接口5、計(jì)算機(jī)6、顯示器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、升降器9、微波測距收發(fā)器10，金屬反射板11；
附圖3為邏輯電路原理圖；附圖4為實(shí)施例1程序框圖附圖5為實(shí)施例2程序框圖。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明創(chuàng)造現(xiàn)行的微波收發(fā)器較多，發(fā)射功率可為10-15W(取決于最大料厚度)，微波頻率范圍為8-12G，由專業(yè)制造，模數(shù)轉(zhuǎn)換器為ADC0809，單片機(jī)為8051，可編程輸入輸出接口為8155，計(jì)算機(jī)為386或486機(jī)。
實(shí)施例1以附圖1參考測定微波衰減程度發(fā)射器與接收器必須在同一垂直軸上，可以用一個(gè)發(fā)射裝置采用波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)發(fā)射，每一個(gè)發(fā)射點(diǎn)有對(duì)應(yīng)的接收裝置，時(shí)序上采用分時(shí)循環(huán)方式，數(shù)據(jù)處理上取各點(diǎn)的平均值，以提高測量精度，工作程序見附圖4。
實(shí)施例2以附圖2為參考測定發(fā)射信號(hào)是否收到發(fā)射器與接收器必須在同一水平軸上，發(fā)收裝置可沿垂直方向同步平穩(wěn)移動(dòng)，判斷料位原理是在移動(dòng)到某一高度時(shí)收到微波信號(hào)即以此高度報(bào)告料位，發(fā)射功率可調(diào)整到只穿透一定厚度的料，但不能穿透整個(gè)厚度。發(fā)收裝置的高度可以直接反映料位，該方法的關(guān)鍵是發(fā)收裝置垂直移動(dòng)的控制問題和發(fā)收裝置所處高度的測量問題。
先講高度測量問題，可應(yīng)用現(xiàn)有的微波測距技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，另有一套發(fā)、收裝置(測距裝置)同測料發(fā)射裝置(或接收裝置)安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，即保證測距裝置與測料裝置在任何時(shí)刻均處于同一高度，測距方法是將微波射向倉頂反射金屬板接收反射回波，此回波信號(hào)用于計(jì)算出料位高度。
垂直移動(dòng)的控制問題，總體上屬于常規(guī)機(jī)電技術(shù)，由計(jì)算機(jī)控制，工作程序見附圖5。
綜上所述微波測量非金屬散料料位的方法在于應(yīng)用分米以下波長的電磁波(微波)，通過計(jì)算機(jī)6控制微波發(fā)射器1向散料輻射微波，在散料的另一端接收透射過去的微波信號(hào)(1)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器8由計(jì)算機(jī)6根據(jù)收到信號(hào)之強(qiáng)弱計(jì)算，得到料位數(shù)據(jù)；(2)或計(jì)算機(jī)6根據(jù)是否收到透射過去的微波信號(hào)判斷，得到料位數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種微波測量非金屬散料料位裝置，包括微波發(fā)射器1、微波接收器3和計(jì)算機(jī)6等，其特征在于微波發(fā)射器1、微波接收器3通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接入單片機(jī)4，單片機(jī)4通過可編程輸入輸出接口5接入計(jì)算機(jī)6，計(jì)算機(jī)6外接顯示器7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測量非金屬散料料位裝置，其特征在于微波發(fā)射器1、微波接收器3和微波測距收發(fā)器10置于升降器9上，在倉頂有一金屬反射板11置于微波測距收發(fā)器10正上方。
3.一種微波測量非金屬散料料位的方法，其特征在于應(yīng)用分米以下波長的電磁波(微波)，通過計(jì)算機(jī)6控制微波發(fā)射器1向散料輻射微波，在散料的另一端接收透射過去的微波信號(hào)(1)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器8由計(jì)算機(jī)6根據(jù)收到信號(hào)之強(qiáng)弱計(jì)算，得到料位數(shù)據(jù)；(2)或計(jì)算機(jī)6根據(jù)是否收到透射過去的微波信號(hào)判斷，得到料位數(shù)據(jù)。
全文摘要
微波測量非金屬散料料位裝置，特點(diǎn)在于微波收發(fā)裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)接入計(jì)算機(jī)，是利用了微波穿透力及散料吸收能量的關(guān)系，測定散料儲(chǔ)量的一種計(jì)算機(jī)測量裝置及方法，其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，易于維護(hù)，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，精度高，不對(duì)周邊產(chǎn)生干擾和污染，是微波技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的理想結(jié)合，適于各類散料(水泥、煤、化工產(chǎn)品等)料位的測定。
文檔編號(hào)G01F23/28GK1144908SQ9611510
公開日1997年3月12日 申請(qǐng)日期1996年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月14日
發(fā)明者慕軍, 盛蘇江 申請(qǐng)人:慕軍, 盛蘇江