本發(fā)明屬于氣固多相流參數(shù)檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

在我國目前的電力生產(chǎn)技術(shù)中，煤炭作為一種固體燃料，仍占據(jù)著主導(dǎo)地位，同時也是溫室氣體CO₂和有害氣體NOx排放的主要來源?；瘜W(xué)鏈燃燒技術(shù)是在煤的燃燒過程中，利用金屬氧化物等載氧體代替空氣，與煤在燃料反應(yīng)器中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使燃料煤不與空氣發(fā)生直接接觸，可以提高煤的燃燒效率，減少溫室氣體CO₂和有害氣體NOx的排放量，進(jìn)而降低溫室效應(yīng)和環(huán)境污染。因此，對化學(xué)鏈燃燒過程中載氧體的檢測是提高化學(xué)鏈燃燒效率的重要部分。

傳統(tǒng)的金屬載氧體測量方法存在靈敏度低、檢測范圍窄、抗干擾能力差的缺陷，且測量裝置價格昂貴，急需對金屬載氧體測量的方法和裝置進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置，所述檢測裝置包括：激勵線圈、巨磁電阻檢測陣列、線圈激勵模塊、信號調(diào)理模塊、微處理器和計算機(jī)；

所述巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻傳感器組成，所述巨磁電阻傳感器與所述信號調(diào)理模塊連接；

所述微處理器與所述信號調(diào)理模塊、所述線圈激勵模塊和所述計算機(jī)連接；

所述線圈激勵模塊還與所述激勵線圈連接。

所述激勵線圈有兩組，由金屬導(dǎo)線纏繞而成，兩組所述激勵線圈的間距與所述激勵線圈的半徑相同。

每組所述巨磁電阻檢測陣列中所述巨磁電阻傳感器的數(shù)量和布置方式根據(jù)測量精度的要求進(jìn)行調(diào)整；且上下游巨磁電阻檢測陣列的間距為10～30mm。

一種采用上述裝置的化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測方法，所述方法包括如下步驟：

S1，利用巨磁電阻檢測陣列檢測測量區(qū)域內(nèi)金屬載氧體的電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率分布的變化造成的磁場改變，得到巨磁電阻傳感器輸出信號；

S2，由信號調(diào)理模塊中的儀表放大器將所述輸出信號放大，并由信號調(diào)理模塊對所述輸出信號進(jìn)行濾波，得到信號調(diào)理模塊輸出信號；

S3，微處理器提取所述信號調(diào)理模塊輸出信號的特征參數(shù)，根據(jù)所述特征參數(shù)計算化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布和速度分布，并將所述濃度分布和所述速度分布送到計算機(jī)進(jìn)行顯示。

所述方法還包括：線圈激勵模塊根據(jù)微處理器的指令產(chǎn)生線圈激勵信號，使所述激勵線圈之間產(chǎn)生均勻分布的磁場，從而使巨磁電阻傳感器工作在線性區(qū)。

使用所述檢測方法測量混合顆粒中金屬載氧體流動參數(shù)。

本發(fā)明的有益效果在于：

提供了一種基于巨磁電阻的化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法；該檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，靈敏度高，非侵入，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體濃度分布和速度分布的實(shí)時檢測；可實(shí)現(xiàn)混合顆粒中金屬載氧體流動參數(shù)的測量，為進(jìn)一步改進(jìn)化學(xué)鏈燃燒過程的裝置設(shè)計和運(yùn)行參數(shù)提供依據(jù)。

附圖說明

圖1為基于巨磁電阻的化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為巨磁電阻檢測陣列截面示意圖；

圖3為磁場偏置后的傳感器輸出特性曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對實(shí)施例作詳細(xì)說明。

實(shí)施例一：

本發(fā)明的目的是提供一種基于巨磁電阻的化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒過程混合顆粒中金屬載氧體濃度分布和速度分布的實(shí)時檢測。具體的技術(shù)方案是：

所述檢測裝置由激勵線圈、巨磁電阻檢測陣列、線圈激勵模塊、信號調(diào)理模塊、微處理器和計算機(jī)組成。

所述激勵線圈由金屬導(dǎo)線纏繞而成，兩組線圈的間距與線圈的半徑相同。

所述線圈激勵模塊根據(jù)微處理器的指令產(chǎn)生線圈激勵信號，使激勵線圈之間產(chǎn)生均勻分布的磁場，并且產(chǎn)生的恒定磁場分量使巨磁電阻傳感器工作在線性區(qū)。

所述巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻組成。

所述每組巨磁電阻檢測陣列中巨磁電阻的數(shù)量和布置方式可以根據(jù)測量精度的要求進(jìn)行調(diào)整，并且上下游巨磁電阻檢測陣列的間距應(yīng)控制在10mm到30mm之間。

所述信號調(diào)理模塊利用儀表放大器將巨磁電阻輸出的信號進(jìn)一步放大，并對信號進(jìn)行濾波。

所述微處理器根據(jù)巨磁電阻檢測陣列所得電壓信號計算化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布和速度分布，并送到計算機(jī)顯示。

所述檢測方法根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)金屬載氧體經(jīng)過由激勵線圈產(chǎn)生的均勻磁場時，由于測量區(qū)域內(nèi)電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率分布的變化會造成磁場的改變，利用巨磁電阻檢測陣列測量這種磁場的變化。根據(jù)巨磁電阻檢測陣列所得電壓信號的特征參數(shù)可以計算化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布，并且通過對上下游傳感器所得電壓信號進(jìn)行互相關(guān)計算得出金屬載氧體的速度分布。

由于金屬載氧體與固體燃料在電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率特性上的差異，所述檢測方法可以實(shí)現(xiàn)混合顆粒中金屬載氧體流動參數(shù)的測量。

由于金屬載氧體的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率與固體燃料不同，并且有些金屬載氧體還具有一定的磁性，因此對金屬載氧體的檢測可以采用電磁場參數(shù)。與其它的檢測方法相比，基于巨磁電阻效應(yīng)的檢測方法價格更低，靈敏度更高，檢測范圍更寬，且線性度好，抗干擾能力強(qiáng)。

上述實(shí)施例提出了一種基于巨磁電阻的化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法，該檢測裝置及方法結(jié)構(gòu)簡單，成本低，非侵入，靈敏度高，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒過程混合顆粒中金屬載氧體濃度分布和速度分布的實(shí)時檢測，為進(jìn)一步改進(jìn)化學(xué)鏈燃燒過程的裝置設(shè)計和運(yùn)行參數(shù)提供依據(jù)。

實(shí)施例二：

提供一種基于巨磁電阻的化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒過程混合顆粒中金屬載氧體濃度分布和速度分布的實(shí)時檢測。下面結(jié)合附圖及實(shí)施案例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

基于巨磁電阻的化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，圖1中各標(biāo)記定義如下：1.金屬載氧體；2.巨磁電阻傳感器；3.激勵線圈；4.線圈激勵模塊；5.信號調(diào)理模塊；6.微處理器；7.計算機(jī)。所述的巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻傳感器2組成，巨磁電阻傳感器檢測到的信號通過信號調(diào)理模塊5放大和濾波，并利用微處理器6根據(jù)檢測陣列所得電壓信號的特征參數(shù)計算化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布和速度分布。

本實(shí)施例中，上下游巨磁電阻檢測陣列的間距為20mm，每組巨磁電阻檢測陣列由四個巨磁電阻傳感器2，在管道四周均勻分布組成，巨磁電阻檢測陣列截面示意圖如圖2所示，8為儀表放大器，6為微處理器。每個巨磁電阻傳感器2對應(yīng)一個信號調(diào)理模塊，信號調(diào)理模塊利用儀表放大器8將巨磁電阻輸出的信號進(jìn)一步放大，并對信號進(jìn)行濾波。

激勵線圈3由金屬導(dǎo)線纏繞而成，兩組線圈的間距與線圈的半徑相同。線圈激勵模塊4根據(jù)微處理器6的指令產(chǎn)生帶有直流分量的正弦激勵信號，使激勵線圈之間產(chǎn)生均勻分布的磁場，并且產(chǎn)生的恒定磁場分量使巨磁電阻傳感器2工作在線性區(qū)。磁場偏置后的巨磁電阻傳感器輸出特性曲線如圖3所示。

根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)金屬載氧體經(jīng)過由激勵線圈產(chǎn)生的均勻磁場時，由于測量區(qū)域內(nèi)電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率分布的變化會造成磁場的改變，利用巨磁電阻檢測陣列測量這種磁場的變化。根據(jù)巨磁電阻檢測陣列所得電壓信號的特征參數(shù)可以計算化學(xué)鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布，并且通過對上下游傳感器所得電壓信號進(jìn)行互相關(guān)計算得出金屬載氧體的速度分布。由于金屬載氧體與固體燃料在電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率特性上的差異，所述檢測方法可以實(shí)現(xiàn)混合顆粒中金屬載氧體流動參數(shù)的測量。

此實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。