本實(shí)用新型涉及一種測量機(jī)構(gòu)，尤其是指一種能夠用于電廠一次風(fēng)煤粉管道濃度流速測量的機(jī)構(gòu)，具體說是一種基于靜電荷信號(hào)的抗擾流、體積小、響應(yīng)快、精度高的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

造紙、鋼鐵冶煉、食品加工等很多工業(yè)場合都會(huì)使用到氣體傳輸粉體顆粒技術(shù)，對于氣固兩相流的流速和濃度測量一直是個(gè)難題。粉體顆粒在被氣體輸送的過程中，顆粒間相互摩擦、分離會(huì)帶上一定量靜電荷，這些帶電的顆粒形成了動(dòng)態(tài)的氣固兩相流場。傳統(tǒng)的測量方式只使用了兩根靜電傳感器。由于管道內(nèi)的流暢是不均勻的，有可能偏向傳感器的另一側(cè)，使得傳感器不能感應(yīng)到煤粉信號(hào)，導(dǎo)致不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測量出管道內(nèi)氣固兩相的濃度和流速。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于靜電荷信號(hào)的抗擾流、體積小、響應(yīng)快、精度高的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案解決的：

一種矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)，包括安裝在粉管上的電荷傳感器，其特征在于：所述粉管的徑向截面A處布置不少于三支電荷傳感器，且軸向距離L的粉管的徑向截面B處亦布置有與徑向截面A處的電荷傳感器一一軸向?qū)?yīng)的電荷傳感器；通過軸向上的對應(yīng)電荷傳感器采集計(jì)算出不少于三組的粉體顆粒的速度并取平均值即可獲得粉體顆粒的平均流速，粉體濃度通過徑向截面A和/或徑向截面B處的電荷傳感器共同采集得到。

位于同一軸線方向上的對應(yīng)電荷傳感器分別將采集到的信號(hào)依次傳遞給與其相對應(yīng)的耦合電路、放大調(diào)整電路、信號(hào)隔離電路后送入同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元計(jì)算出一組速度，多組對應(yīng)電荷傳感器算出的多組速度分別由相應(yīng)的A/D采集運(yùn)算單元送入FPGA/ARM高速處理單元獲得粉體顆粒的平均流速，并在人機(jī)互動(dòng)操作單元上顯示出來。

所述粉管的徑向截面A上均勻布置一號(hào)電荷傳感器、二號(hào)電荷傳感器、三號(hào)電荷傳感器，在軸向距離相距L的徑向截面B處均勻布置分別與一號(hào)電荷傳感器、二號(hào)電荷傳感器、三號(hào)電荷傳感器一一對應(yīng)的四號(hào)電荷傳感器、五號(hào)電荷傳感器、六號(hào)電荷傳感器。

軸向距離為L的一號(hào)電荷傳感器、四號(hào)電荷傳感器對應(yīng)同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元，軸向距離為L的二號(hào)電荷傳感器、五號(hào)電荷傳感器對應(yīng)同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元，軸向距離為L的三號(hào)電荷傳感器、六號(hào)電荷傳感器對應(yīng)同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元。

所述的人機(jī)互動(dòng)操作單元采用觸摸屏。

所述的FPGA/ARM高速處理單元將測量結(jié)果信號(hào)通過4-20mA輸出電路傳輸給用戶；或者所述的FPGA/ARM高速處理單元通過RS-485通訊總線與用戶通訊。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)基于粉體顆粒上帶有靜電荷信號(hào)，通過對粉體顆粒攜帶的靜電進(jìn)行直接測量，故能夠快速得出粉體顆粒的濃度和速度，結(jié)構(gòu)簡單、更換方便且維護(hù)量小，并具有抗擾流、體積小、響應(yīng)快、精度高的特點(diǎn)，適宜推廣使用。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為附圖1的截面A處的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為本實(shí)用新型的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為本實(shí)用新型的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)的測量原理框圖。

其中：1—粉管；21—一號(hào)電荷傳感器；22—二號(hào)電荷傳感器；23—三號(hào)電荷傳感器；24—四號(hào)電荷傳感器；25—五號(hào)電荷傳感器；26—六號(hào)電荷傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖1-2所示：一種矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)，包括安裝在粉管1上的電荷傳感器，在粉管1的徑向截面A處布置不少于三支電荷傳感器，且軸向距離L的粉管1的徑向截面B處亦布置有與徑向截面A處的電荷傳感器一一軸向?qū)?yīng)的電荷傳感器；通過軸向上的對應(yīng)電荷傳感器采集計(jì)算出不少于三組的粉體顆粒的速度并取平均值即可獲得粉體顆粒的平均流速，粉體濃度通過徑向截面A和/或徑向截面B處的電荷傳感器共同采集得到；測量過程為：位于同一軸線方向上的對應(yīng)電荷傳感器分別將采集到的信號(hào)依次傳遞給與其相對應(yīng)的耦合電路、放大調(diào)整電路、信號(hào)隔離電路后送入同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元計(jì)算出一組速度，多組對應(yīng)電荷傳感器算出的多組速度分別由相應(yīng)的A/D采集運(yùn)算單元送入FPGA/ARM高速處理單元獲得粉體顆粒的平均流速，并在人機(jī)互動(dòng)操作單元上顯示出來。其中人機(jī)互動(dòng)操作單元采用觸摸屏；FPGA/ARM高速處理單元將測量結(jié)果信號(hào)通過4-20mA輸出電路傳輸給用戶，或者FPGA/ARM高速處理單元通過RS-485通訊總線與用戶通訊。

舉例來說，在粉管1的徑向截面A上均勻布置一號(hào)電荷傳感器21、二號(hào)電荷傳感器22、三號(hào)電荷傳感器23，在軸向距離相距L的徑向截面B處均勻布置分別與一號(hào)電荷傳感器21、二號(hào)電荷傳感器22、三號(hào)電荷傳感器23一一對應(yīng)的四號(hào)電荷傳感器24、五號(hào)電荷傳感器25、六號(hào)電荷傳感器26；其中軸向距離為L的一號(hào)電荷傳感器21、四號(hào)電荷傳感器24對應(yīng)同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元，軸向距離為L的二號(hào)電荷傳感器22、五號(hào)電荷傳感器25對應(yīng)同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元，軸向距離為L的三號(hào)電荷傳感器23、六號(hào)電荷傳感器26對應(yīng)同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元。

下面以設(shè)置六只電荷傳感器來對本實(shí)用新型的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)原理和電路信號(hào)處理過程進(jìn)行說明。

實(shí)現(xiàn)原理：氣體在密閉管道內(nèi)輸送粉體顆粒的過程中，粉體顆粒會(huì)帶上一定量的靜電荷，通過安裝在管道壁上的靜電探頭可以將靜電信號(hào)感應(yīng)出來。沿被測管道軸向距離L布置六只電荷傳感器，假設(shè)一號(hào)電荷傳感器21收集到的靜電信號(hào)為f(t)，下游四號(hào)電荷傳感器24收集到的靜電信號(hào)為z(t)；這時(shí)f(t)信號(hào)較z(t)信號(hào)只是有一定時(shí)間上的延時(shí)，這兩組信號(hào)除了夾雜了一定的噪聲，產(chǎn)生的波形應(yīng)該相似，基于這樣的原理，通過相關(guān)運(yùn)算計(jì)算出f(t)落后于z(t)的時(shí)間差，用每兩只電荷傳感器(直線距離為L、且在同一條直線上的兩根電荷傳感器)的距離L除以時(shí)間差，就得出一組速度，同理二號(hào)電荷傳感器22和五號(hào)電荷傳感器25、三號(hào)電荷傳感器23和六號(hào)電荷傳感器26也產(chǎn)生兩組速度；將上述三組速度取平均就可以得到粉體顆粒的平均流速。而煤粉濃度直接通過一號(hào)電荷傳感器21、二號(hào)電荷傳感器22、三號(hào)電荷傳感器23共同采集得到。

電路信號(hào)處理：其中一號(hào)電荷傳感器21和四號(hào)電荷傳感器24采集到的信號(hào)分別通過各自對應(yīng)的耦合電路、放大調(diào)整電路、信號(hào)隔離電路輸送至同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元得到1#速度；二號(hào)電荷傳感器22和五號(hào)電荷傳感器25采集到的信號(hào)分別通過各自對應(yīng)的耦合電路、放大調(diào)整電路、信號(hào)隔離電路輸送至同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元得到2#速度；電荷傳感器3和電荷傳感器6采集到的信號(hào)分別通過各自對應(yīng)的耦合電路、放大調(diào)整電路、信號(hào)隔離電路輸送至同一個(gè)A/D采集運(yùn)算單元得到3#速度。將得到的三組速度通過FPGA/ARM高速處理單元進(jìn)行均值處理運(yùn)算后，在人機(jī)互動(dòng)操作單元上顯示出來，供外部觀察儀器運(yùn)行狀態(tài)和操作使用。人機(jī)交互接口采用觸摸屏?xí)r，在觸摸屏上能夠顯示測量結(jié)果和趨勢曲線、亦可以進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置和功能切換。

本實(shí)用新型的矩陣式煤粉濃度速度測量機(jī)構(gòu)基于粉體顆粒上帶有靜電荷信號(hào)，通過對粉體顆粒攜帶的靜電進(jìn)行直接測量，故能夠快速得出粉體顆粒的濃度和速度，結(jié)構(gòu)簡單、更換方便且維護(hù)量小，并具有抗擾流、體積小、響應(yīng)快、精度高的特點(diǎn)，適宜推廣使用。

以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)；本實(shí)用新型未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。