基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，包括測(cè)試管段、一次儀表和二次儀表三大部分。濃密膏體在管道輸送中流經(jīng)激磁線圈1或2時(shí)，其載流子在外加磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，形成垂直于膏體流動(dòng)方向的電動(dòng)勢(shì)，電極將兩激磁線圈中的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)引出，進(jìn)行采集、處理、分析，利用兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的互相關(guān)分析法計(jì)算出兩個(gè)激磁線圈的延遲時(shí)間，兩個(gè)激磁線圈的間距與延遲時(shí)間的商即為濃密膏體的流速。本發(fā)明解決了工程現(xiàn)場(chǎng)濃密膏體流速測(cè)量沒有專用測(cè)量裝置與測(cè)量方法的難題，可實(shí)現(xiàn)流速參數(shù)的實(shí)時(shí)獲取、數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理和存儲(chǔ)，還可以將數(shù)據(jù)上傳至中控計(jì)算機(jī)（或上位機(jī)）中顯示，為工程現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、精確控制濃密膏體的流量提供條件。
【專利說明】基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濃密膏體管道輸送領(lǐng)域的流量測(cè)量方法，特別是涉及一種基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高濃度黏稠固體廢棄物，是指工業(yè)生產(chǎn)及市政污水處理過程中產(chǎn)生的含固量高、粘度大、顆粒細(xì)的固-液兩相廢棄物或副產(chǎn)品，含固量一般為該行業(yè)機(jī)械固液分離后的最大值，常溫常壓下一般不具流動(dòng)性，在高壓管道輸送時(shí)呈“不沉降似均質(zhì)濃密膏體”，因此亦稱濃密膏體。包括煤炭行業(yè)的原生煤泥、給排水行業(yè)的脫水污泥、制造行業(yè)的工業(yè)污泥、石化行業(yè)的油渣和油泥及有色金屬行業(yè)的赤泥等，涉及二十余個(gè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)的行業(yè)。
[0003]在設(shè)計(jì)濃密膏體管道輸送系統(tǒng)時(shí)，處理、處置及資源化利用濃密膏體工藝均要求能夠精確監(jiān)控濃密膏體的流量。然而，至今沒有能夠用于濃密膏體現(xiàn)場(chǎng)輸送的流量計(jì)。為了解決濃密膏體流量測(cè)量問題，相關(guān)研究人員論證、試用過幾種流量計(jì)，但都沒有成功:
渦輪流量計(jì)，采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速。由于膏體粘度大，會(huì)與葉片產(chǎn)生很大的摩擦力矩，且濃密膏體輸送流速低，在葉片上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩較小，很難克服摩擦力矩和流體阻力使葉片產(chǎn)生穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此該流量計(jì)難以測(cè)量濃密膏體的流量。
[0004]超聲波流量計(jì)，通過檢測(cè)流體對(duì)超聲波脈沖的作用來進(jìn)行流量測(cè)量。濃密膏體流速遠(yuǎn)小于聲速，產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)微弱，且多普勒流量計(jì)適合測(cè)量中值粒徑在0.3mm-1.7_之間的兩相流，而不適合濃密膏體(如:煤泥的中值粒徑d5(l = 37.56 μ m,城市脫水污泥的中值粒徑d5(l = 44.88 μ m)。
[0005]電磁流量計(jì)，采用法拉第電磁感應(yīng)定律作為測(cè)量原理。由于濃密膏體含水率低(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)23%-33%)，所以它的電導(dǎo)較小(約為10_5s/cm)，而電磁流量計(jì)的原理要求被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率不能低于i(T5S/Cm，二者較為接近，可能造成電磁流量計(jì)靈敏度不高，電信號(hào)與流速呈非線性關(guān)系。實(shí)際上，該流量計(jì)也測(cè)不準(zhǔn)濃密膏體管道流量。
[0006]專利號(hào)為ZL 2011 I 0270135.6，授權(quán)公告日2012年10月31日的發(fā)明專利“一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法”，該專利案的設(shè)計(jì)提出了一種通過人工投放示蹤磁塊，利用示蹤磁塊經(jīng)過兩線圈的時(shí)間差法測(cè)量濃密膏體管道輸送中的流速、流量參數(shù)，該專利雖可測(cè)出濃密膏體的流速，但該專利目前只適用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，而在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，投放示蹤物難度較大，數(shù)據(jù)不能連續(xù)測(cè)量與實(shí)時(shí)顯示。所提供的較佳實(shí)例的示速磁塊投放裝置改進(jìn)困難，因此該專利應(yīng)用于濃密膏體管道輸送工程流速與流量的測(cè)量還需進(jìn)一步研究。
[0007]鑒于上述現(xiàn)有的濃密膏體流速測(cè)量技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明人基于豐富的專業(yè)知識(shí)，積極研究創(chuàng)新，提出了基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于:解決濃密膏體工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)流量測(cè)量無專用方法及裝置的難題，提出基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)濃密膏體管道流量的測(cè)量，此方法可實(shí)現(xiàn)管道輸送過程中流速、流量參數(shù)的實(shí)時(shí)獲取、數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理和存儲(chǔ)，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有很大工程應(yīng)用價(jià)值。
[0009]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的互相關(guān)分析法，將上下游兩個(gè)傳感器測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)分析。傳感器采用廣義的霍爾原理:濃密膏體在管道輸送過程中，其載流子在外加磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由于電極安裝在管道截面垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端，這樣兩電極間就會(huì)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于物料流動(dòng)方向的電動(dòng)勢(shì)，即為一個(gè)用于互相關(guān)分析的電信號(hào)。
[0010]本發(fā)明是一個(gè)機(jī)電結(jié)合的產(chǎn)品，包括測(cè)試管段、一次儀表和二次儀表三大部分。其中測(cè)試管段是體現(xiàn)測(cè)量方法的部分，一次儀表進(jìn)行信號(hào)的采集、處理及轉(zhuǎn)換部分，二次儀表主要是用于數(shù)據(jù)的顯示或者將數(shù)據(jù)上傳至中控計(jì)算機(jī)中(或上位機(jī))顯示。測(cè)試管段依次由法蘭A、激磁線圈A、激磁線圈B、測(cè)試管、外殼、鐵芯A、鐵芯B、襯里和法蘭B組成；一次儀表依次由電極A、電極B、調(diào)理電路和微型處理器系統(tǒng)組成；二次儀表由顯示器組成，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。其中法蘭A和法蘭B分別焊接在測(cè)試管兩端，用于安裝在濃密膏體輸送管道上；夕卜殼焊接在測(cè)試管中間；襯里緊貼在測(cè)試管內(nèi)壁上；電極安裝與磁場(chǎng)方向垂直，即測(cè)試管的直徑方向上，且要求與襯里齊平，以便膏體流通時(shí)不受阻礙；鐵芯A和鐵芯B固定在外殼上；激磁線圈A、激磁線圈B緊箍在測(cè)試管管段上，同時(shí)保證兩個(gè)激磁線圈要相隔一個(gè)由測(cè)量精度規(guī)定的距離，所述距離的精度由激磁線圈裝置加工廠在加工時(shí)保證定位尺寸精度；一次儀表封裝在外殼內(nèi)，每一對(duì)電極的導(dǎo)線通過一個(gè)雙線插頭接入調(diào)理電路中，引出的電信號(hào)接入微型處理器系統(tǒng)的端子上，微型處理器系統(tǒng)通過專用I/O接口連接到二次儀表上，即可實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。
[0011]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0012]前述的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，為保證測(cè)試管段內(nèi)部磁場(chǎng)不被測(cè)試管段各結(jié)構(gòu)所使用的材料屏蔽，法蘭A、測(cè)試管、鐵芯A、鐵芯B和法蘭B均采用抗磁性材料或順磁性材料，常見的抗磁性材料的牌號(hào)有l(wèi)Crl8Ni9，即工程上常用的304不銹鋼；為隔離外磁場(chǎng)的干擾，線圈外殼應(yīng)使用鐵磁材料制成。由于濃密膏體一般具有腐蝕性，所以襯里要選用耐磨性、耐腐蝕性好的材料，可選用氯丁橡膠，同時(shí)保證了襯里的絕緣性能；電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成，且具有良好的耐腐蝕性。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0014]前述的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，其中所述的激磁線圈A和激磁線圈B應(yīng)能保證產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)，馬鞍形線圈能夠提供一個(gè)均勻度很高的磁場(chǎng)，本發(fā)明所提供的線圈形式為常見、適用的馬鞍形線圈。激磁線圈A和激磁線圈B具有完全相同的結(jié)構(gòu)和功能。前述的兩個(gè)激磁線圈緊箍在測(cè)試管管段上，同時(shí)要保證兩個(gè)激磁線圈相隔一個(gè)由測(cè)量精度規(guī)定的距離，所述距離的精度由激磁線圈裝置加工廠在加工時(shí)保證定位尺寸精度。
[0015]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0016]前述的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，其中所述的電極應(yīng)能夠引出和被測(cè)量有關(guān)的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。本發(fā)明所提出的電極用非導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成，安裝時(shí)要與磁場(chǎng)的方向垂直，即測(cè)試管的直徑方向上，且與襯里齊平，以便膏體流通時(shí)不受阻礙。
[0017]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0018]前述的測(cè)量信號(hào)為電勢(shì)信號(hào)，通過調(diào)理電路及微型處理器系統(tǒng)的處理和計(jì)算，最終將得到的數(shù)據(jù)傳入二次儀表中顯示，或者還可以將數(shù)據(jù)上傳至中控計(jì)算機(jī)(或上位機(jī))中顯示；編制的軟件程序不僅能利用采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算出濃密膏體的流速，還能計(jì)算出濃密膏體管道輸送系統(tǒng)中的流量參數(shù)。
[0019]本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)與有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，至少具有下列優(yōu)
占-
(1)本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置利用測(cè)試管段、一次儀表和二次儀表的有機(jī)結(jié)合解決了現(xiàn)有流量計(jì)無法用于工程現(xiàn)場(chǎng)濃密膏體管道流量測(cè)量中濃密膏體中值粒徑小、電導(dǎo)率低、流速低等測(cè)量難題；
(2)本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置能夠在線測(cè)量，即管道輸送系統(tǒng)不停泵的情況下可隨時(shí)測(cè)量濃密膏體管道輸送中的流速與流量，可實(shí)時(shí)顯示流速與流量的參數(shù)，具有實(shí)時(shí)性；
(3)本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置無需投放示蹤物質(zhì)即可檢測(cè)到物料流動(dòng)信號(hào)，通過利用兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的互相關(guān)分析法測(cè)量濃密膏體的流速，能方便、有效地測(cè)量出濃密膏體的流速，這種方法具有原理簡(jiǎn)單、可靠性高、安裝和調(diào)節(jié)操作簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)點(diǎn)；. (4)本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，主要誤差來源于兩磁場(chǎng)形態(tài)不一致而導(dǎo)致的兩信號(hào)時(shí)間差的誤差，通過標(biāo)定可以減小這一誤差，總將誤差控制在0.5%以內(nèi)，即本發(fā)明具有精度高的優(yōu)點(diǎn)；
(5)本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，安裝調(diào)試完畢、進(jìn)入使用階段后，只需要一人進(jìn)行以下操作即可:流量計(jì)通電，此時(shí)二次儀表自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果；運(yùn)行中控系統(tǒng)軟件，可以從二次儀表中人工讀取實(shí)時(shí)管道流量參數(shù)，中控計(jì)算機(jī)也會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)流速、流量參數(shù)。由此看來，本發(fā)明所提出的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置可以做到少人、無人化操作，顯著提高了測(cè)量過程的自動(dòng)化水平；
(6)本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，所采用的原理簡(jiǎn)單，所選用的材料均為常用工程材料，信號(hào)處理和數(shù)據(jù)計(jì)算過程簡(jiǎn)單實(shí)用，總體成本較低；
綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的濃密膏體流速測(cè)量系統(tǒng)，利用霍爾原理作為測(cè)量原理，設(shè)計(jì)出測(cè)試管段、一次儀表和二次儀表的有機(jī)結(jié)合的形式，提出了基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置。本發(fā)明所提出的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的互相關(guān)分析法解決了目前市場(chǎng)上的流量計(jì)無法用于濃密膏體工程管道流量測(cè)量的難題。本發(fā)明便于操作，可以減少濃密膏體流速測(cè)量工作的操作人員數(shù)，具有良好的實(shí)用效果。其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未見公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在結(jié)構(gòu)上還是功能上都有較大的突破，在濃密膏體流量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了積極的實(shí)用效果，目前還沒有已經(jīng)公開的專利在其測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)上有任何相似之處，從而非常適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0020]上述說明僅為本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如下。
[0021]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的測(cè)試方法示意圖；
圖2是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明數(shù)學(xué)模型示意圖；
其中:
1:激磁線圈A2:激磁線圈B
3:測(cè)試管4:調(diào)理電路
5:微型處理器系統(tǒng) 6:一次儀表 7:二次儀表8:中控計(jì)算機(jī)(上位機(jī))
9:法蘭A10:外殼
11:電極A12:電極B
13:鐵芯A14:鐵芯B
15:襯里16:法蘭B。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過【具體實(shí)施方式】的說明，可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。
[0025]如圖1所示為本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置的測(cè)試方法示意圖。濃密膏體在管道內(nèi)由法蘭A 9流向法蘭B 16，流經(jīng)激磁線圈I或2時(shí)，其載流子在外加磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，在管道3截面垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端，形成垂直于膏體流動(dòng)方向的電動(dòng)勢(shì)。但由于濃密膏體的濃度高，黏度大，電導(dǎo)率低，使電動(dòng)勢(shì)與流速難以線性對(duì)應(yīng)。而濃密膏體管流狀態(tài)呈柱塞狀結(jié)構(gòu)流，使得每一截面相對(duì)位置幾乎不變，因此考慮在上下游使用兩組廣義霍爾原理傳感器。在某一段物料順次經(jīng)過這兩組傳感器后，會(huì)在時(shí)間軸上順次產(chǎn)生兩個(gè)相似的電勢(shì)信號(hào)，將這兩個(gè)信號(hào)用于互相關(guān)分析。具體實(shí)施過程為:當(dāng)某一段物料經(jīng)過激磁線圈A I處時(shí)，電極A 11會(huì)檢測(cè)到一段電勢(shì)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過調(diào)理電路4濾波、放大后，由微型處理器系統(tǒng)5采樣、存儲(chǔ)；當(dāng)物料經(jīng)過激磁線圈B 2處時(shí)，電極B 12同樣會(huì)檢測(cè)到另一個(gè)電勢(shì)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過調(diào)理電路4濾波、放大后，由微型處理器系統(tǒng)5采樣、存儲(chǔ)，并對(duì)每一段經(jīng)過電極B 12的物料信號(hào)與所存的電極A 11檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，最終相關(guān)函數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的延時(shí)時(shí)間f就是該段物料通過兩傳感器的時(shí)間差，將最終計(jì)算出的流速、流量數(shù)據(jù)輸入到二次儀表7中(或在遠(yuǎn)程中控計(jì)算機(jī)8)上顯示。如果微處理器系統(tǒng)難以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，還可以將兩信號(hào)直接上傳至中控計(jì)算機(jī)，由其中編制的軟件進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。
[0026]本發(fā)明較佳實(shí)施例的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，如圖1、圖2所示，包括測(cè)試管段、一次儀表和二次儀表三大部分。測(cè)試管段依次由法蘭A 9、激磁線圈A 1、激磁線圈B 2、測(cè)試管3、外殼10、鐵芯A 13、鐵芯B 14和法蘭B 16組成；一次儀表依次由電極A 11、電極B 12、調(diào)理電路4、微型處理器系統(tǒng)5組成；二次儀表7由顯示器組成，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，還可以將數(shù)據(jù)上傳至中控計(jì)算機(jī)(或上位機(jī))8上。
[0027]其中法蘭A 9和法蘭B 16分別焊接在測(cè)試管3兩端，用于安裝在濃密膏體輸送管道上，兩個(gè)法蘭上分別配有整套的密封件和緊固件；外殼10焊接在測(cè)試管3中間；襯里15緊貼在測(cè)試管3內(nèi)壁上；電極A 11和電極B 12安裝在管道的垂直方向上，且要求與襯里15齊平，以便膏體流通時(shí)不受阻礙；鐵芯A 13和鐵芯B 14固定在外殼10上；激磁線圈A I和激磁線圈B 2緊箍在測(cè)試管管段上；同時(shí)要保證兩個(gè)激磁線圈相隔一個(gè)由測(cè)量精度規(guī)定的距離，所述距離的精度由激磁線圈裝置加工廠在加工時(shí)保證定位尺寸精度；一次儀表封裝在外殼內(nèi)，電極A 11和電極B 12通過一個(gè)雙線插頭接入調(diào)理電路4中，引出電信號(hào)，再串聯(lián)到微型處理器系統(tǒng)5的端子板上，微型處理器系統(tǒng)5通過專用I/O接口連接到二次儀表7上，即可實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。
[0028]如圖3所示為本發(fā)明基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置的數(shù)學(xué)模型示意圖，是濃密膏體管道輸送與濃密膏體管道流速測(cè)量裝置連接的示意圖，其中:
D1——濃密膏體輸送管道的內(nèi)徑；
D2——測(cè)試管3的內(nèi)徑；
L——激磁線圈A I與激磁線圈A I之間的距離； τ——激磁線圈A I與激磁線圈B 2之間的延遲時(shí)間；
Vj—濃密膏體管道輸送的流速；
測(cè)試管3中濃密膏體的流速；
滿、沾.+ ?——兩傳感器的響應(yīng)；
Q-濃密膏體管道輸送單位時(shí)間內(nèi)的流量。
[0029]互相關(guān)函數(shù)值越大表示兩個(gè)響應(yīng)越相似，即相關(guān)系數(shù)!?(>)的最大值對(duì)應(yīng)的延時(shí)時(shí)間I就是某一截面通過兩傳感器的時(shí)間差。利用兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的互相關(guān)分析對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行相似程度的判別方法求出濃密膏體流經(jīng)激磁線圈A I和激磁線圈B 2的延遲時(shí)間f。用激磁線圈A I和激磁線圈B 2之間的距離與這個(gè)延遲時(shí)間I做商即為濃密膏體的流速。數(shù)據(jù)處理軟件能夠自動(dòng)計(jì)算出管道內(nèi)濃密膏體單位時(shí)間內(nèi)的流量。
[0030]可利用下式計(jì)算延遲時(shí)間f:
【權(quán)利要求】
1.電磁信號(hào)互相關(guān)法，利用兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的互相關(guān)分析法，將上下游兩個(gè)傳感器測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)測(cè)速分析，從而得到濃密膏體流速與流量參數(shù)，其特征在于:濃密膏體在管道輸送過程中，當(dāng)某一段物料經(jīng)過激磁線圈A (I)處時(shí)，電極A (11)會(huì)檢測(cè)到一段電勢(shì)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過調(diào)理電路(4)濾波、放大后，由微型處理器系統(tǒng)(5)采樣、存儲(chǔ)；當(dāng)物料經(jīng)過激磁線圈B (2)處時(shí)，電極B (12)同樣會(huì)檢測(cè)到另一個(gè)電勢(shì)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過調(diào)理電路(4)濾波、放大后，由微型處理器系統(tǒng)(5)采樣、存儲(chǔ)，并對(duì)每一段經(jīng)過電極B (12)的物料信號(hào)與所存的電極A (11)檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，最終相關(guān)函數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的延時(shí)時(shí)間就是該段物料通過兩傳感器的時(shí)間差，用激磁線圈A (I)和激磁線圈B (2)之間的距離與這個(gè)延遲時(shí)間做商即為濃密膏體的流速；數(shù)據(jù)處理軟件能夠自動(dòng)計(jì)算出管道內(nèi)濃密膏體單位時(shí)間內(nèi)的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁信號(hào)互相關(guān)法，其特征在于其中所述的激磁線圈能產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)，濃密膏體在輸送過程做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，會(huì)形成垂直于膏體流動(dòng)方向的電動(dòng)勢(shì)，通過電極將電勢(shì)信號(hào)引出，經(jīng)過調(diào)理電路(4)濾波、放大后，微型處理器系統(tǒng)(5)采樣、存儲(chǔ)，最終將計(jì)算出的流速、流量數(shù)據(jù)輸入到二次儀表(7)中(或在遠(yuǎn)程中控計(jì)算機(jī)(8))上顯不O
3.基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，包括測(cè)試管段、一次儀表和二次儀表三大部分，其特征在于:測(cè)試管段依次由法蘭A (9)、激磁線圈A (I)、激磁線圈B(2)、測(cè)試管(3)、外殼(10)、鐵芯A (13)、鐵芯B (14)和法蘭B (16)組成；一次儀表依次由電極A (11)、電極B (12)、調(diào)理電路(4)、微型處理器系統(tǒng)(5)組成；二次儀表(7)由顯示器組成，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，還可以將數(shù)據(jù)上傳至中控計(jì)算機(jī)(8)(或上位機(jī))上；其中法蘭A (9)和法蘭B (16)分別焊接在測(cè)試管(3)兩端，用于安裝在濃密膏體輸送管道上，兩個(gè)法蘭上分別配有整套的密封件和緊固件；外殼(10)焊接在測(cè)試管(3)中間；襯里(15)緊貼在測(cè)試管(3)內(nèi)壁上；電極A (11)和電極B (12)安裝在管道的垂直方向上，且要求與襯里(15)齊平，以便膏體流通時(shí)不受阻礙；鐵芯A (13)和鐵芯B (14)固定在外殼(10)上；激磁線圈A(I)和激磁線圈B (2)緊箍在測(cè)試管管段上；同時(shí)要保證兩個(gè)激磁線圈相隔一個(gè)由測(cè)量精度規(guī)定的距離，所述距離的精度由激磁線圈裝置加工廠在加工時(shí)保證定位尺寸精度；一次儀表封裝在外殼內(nèi)，電極A (11)和電極B (12)通過一個(gè)雙線插頭接入調(diào)理電路(4)中，弓丨出的電信號(hào)接入到微型處理器系統(tǒng)(5)的端子上，微型處理器系統(tǒng)(5)通過專用I/O接口連接到二次儀表(7)上，即可實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，其特征在于其中所述的法蘭A (9)、測(cè)試管(3)、鐵芯A (13)、鐵芯B (14)和法蘭B (16)均采用抗磁性材料或順磁性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，其特征在于其中所述的激磁線圈是一種較為常見、適用的馬鞍形線圈，確保能提供一個(gè)均勻度很高的磁場(chǎng)；激磁線圈緊箍在測(cè)試管管段上，同時(shí)要保證兩個(gè)激磁線圈相隔一個(gè)由測(cè)量精度規(guī)定的距離，所述距離的精度由激磁線圈裝置加工廠在加工時(shí)保證定位尺寸精度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電磁信號(hào)互相關(guān)的濃密膏體流速測(cè)量方法及裝置，其特征在于其中所述的微處理器系統(tǒng)如果難以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，還可以將兩信號(hào)直接上傳至中控計(jì)算機(jī)，由其中編制的軟件進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。
【文檔編號(hào)】G01F1/58GK103439528SQ201310421085
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】郝雪弟, 夏正猛, 張霜玉, 呂馥言, 李娜, 賈旋凱, 劉亞運(yùn), 石慶偉, 吳淼 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)