專利名稱：微波測(cè)水儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)定煤中水分的微波測(cè)水儀。
目前國(guó)內(nèi)外用于測(cè)定煤中水分的微波測(cè)水儀按測(cè)試原理可分為兩種。一種是利用水在微波場(chǎng)中介質(zhì)損耗大的特性，測(cè)定所發(fā)射的微波通過(guò)介質(zhì)后的衰減量或相位移，再與預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的水份－衰減量曲線對(duì)照得到相應(yīng)的含水量。這種儀器由微波發(fā)射裝置和微波接收測(cè)量裝置組成，通常用于在線測(cè)量，其不足之處在于測(cè)定結(jié)果誤差較大，不適于實(shí)驗(yàn)室煤中水分的準(zhǔn)確測(cè)定。另一種是利用微波能使煤樣中水分子之間產(chǎn)生極高的摩擦熱而迅速蒸發(fā)后，由煤樣質(zhì)量的減少計(jì)算出煤中的含水率。目前國(guó)外這類儀器采用家用微波爐，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。家用微波爐包括微波干燥裝置、程序選擇器、微電腦、存貯器、顯示器、功率控制器和發(fā)生裝置，微波干燥裝置中有磁控管。該儀器的存貯器為只讀存貯器，將控制程序固化在其中，其不足之處在于適用范圍窄，僅限于低變質(zhì)煤含水率的測(cè)定。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足之處，提供一種精確度高適用范圍廣的微波測(cè)水儀。該儀器可測(cè)定褐煤到無(wú)煙煤各種煤種，既能測(cè)定全水分，又能測(cè)定分析煤樣水分。本實(shí)用新型的目的還在于延長(zhǎng)磁控管的使用壽命。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到本實(shí)用新型由微波干燥裝置、程序選擇器、微電腦、存貯器、顯示器、功率控制器和發(fā)聲裝置組成。采取了以下改進(jìn)措施(1) 采用隨機(jī)存貯器?？筛鶕?jù)需要輸入各種程序，控制不同煤種不同要求的測(cè)定。(2) 有斷電保護(hù)電路，該電路有穩(wěn)壓器、運(yùn)算放大器、二極管、三極管、電池和電阻，運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)電阻與穩(wěn)壓器的輸入端相連接。運(yùn)算放大器的正輸入端通過(guò)電阻、三級(jí)管與電池的正極相連接，并通過(guò)電阻或二級(jí)管與微電腦相連接。運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻與微電腦相連接。該電路在斷電時(shí)保證測(cè)定數(shù)據(jù)不丟失，使測(cè)水儀可靠地工作。(3) 有過(guò)零觸發(fā)電路，該電路有運(yùn)算放大器及電阻。運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)電阻接地；正輸入端通過(guò)電阻與整流器輸出端相連接，運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻與微電腦相連接。該電路使電網(wǎng)電壓的干擾達(dá)到最小，有利于提高測(cè)水儀的精確度。(4)功率控制電路有變壓器、光電耦合器、兩個(gè)功率放大器a和b、電阻和雙向可控硅，光電耦合器的輸入端與功率放大器a的極電極相連，另一端接地，功率放大器a的基極通過(guò)反向器與微電腦相連，射極接地，光電耦合器的輸出端分別與功率放大器b的基極和電網(wǎng)電壓相連接，功率放大器b的極電極通過(guò)電阻與可控硅相連接，可控硅與微波干燥裝置的磁控管連接。該電路使微電腦準(zhǔn)確地控制磁控管的發(fā)射功率。(5) 在微波干燥裝置中設(shè)置有盛水器，以延長(zhǎng)磁控管的工作壽命，提高測(cè)試精度。
附

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的外形圖。
附圖2是附圖1所示實(shí)施例的電路圖。
附圖3是微波測(cè)水儀的工作框圖。
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述參見(jiàn)圖1，該實(shí)施例的微波干燥裝置為普通機(jī)械式功率控制和時(shí)間控制的微波爐1，在微波爐中有盛水器2。3是控制箱，其中裝有程序選擇器、微電腦、存貯器、顯示器、功率控制器和發(fā)聲裝置及其它電路部分?？刂葡涿姘迳嫌谐绦蜻x擇器的K1、K2鍵4，顯示器的顯示屏5。微電腦為80C39型，存貯器為2732型，顯示器為共陽(yáng)極發(fā)光二極管字符式顯示器。
如圖2所示，斷電保護(hù)電路有穩(wěn)壓器WZD、運(yùn)算放大器WICA、電阻R1、R2、R4、R9、R6、R12、R13二級(jí)管D9、三極管WTR1、電池E。運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)電阻R1、R9與穩(wěn)壓器的輸入端相連接。運(yùn)算放大器的正輸入端通過(guò)電阻R4、R12、三極管WTR1與電池E的正極相連接，并通過(guò)電阻R13或二極管D9與微電腦WIC1的Vcc相連接。運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻R6與微電腦WIC1的P3.2口相連接。
工作時(shí)穩(wěn)壓器輸出＋5V直流電供各芯片工作。正常供電時(shí)＋5V直流電通過(guò)三級(jí)管射極向電池充電，一旦斷電，穩(wěn)壓器輸出端電壓首先降低，運(yùn)算放大器通過(guò)其輸出端電壓的變化，通過(guò)微電腦的P3.2口請(qǐng)求中斷，并通過(guò)中斷服務(wù)程序，立即將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存入隨機(jī)存貯器中，并自動(dòng)使用電池E供電，保證隨機(jī)存貯器中的數(shù)據(jù)不丟失。
過(guò)零觸發(fā)電路有運(yùn)算放大器WICB、電阻R3、R8、R5、R9，運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)R3、R8接地；正輸入端通過(guò)R5與整流器D1－D4的輸出端連接，運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻R9與微電腦WIC1的P3.5口相連。
運(yùn)算放大器WICB的E、負(fù)輸入端檢測(cè)出正弦波電壓過(guò)零點(diǎn)的瞬間，通過(guò)微電腦的P3.5口，利用過(guò)零同步脈沖觸發(fā)功率控制電路工作，使電網(wǎng)電壓對(duì)微波測(cè)水儀的干擾達(dá)到最小。
功率控制電路有變壓器BY、光電耦合器WGD、功率放大器WTR6、WTR5、電阻R27和雙向可控硅BCR。光電耦合器WGD的信號(hào)輸入端與功率放大器WTR6的極電極連接，另一端接地。WTR6的基極通過(guò)反向器WA1和WA2與微電腦P3.0口連接，射極接地。充電耦合器WGD的輸出端分別與功率放大器WTR5的基極和電網(wǎng)電壓連接。功率放大器WTR5的極電極通過(guò)電阻R27與可控硅BCR連接，通過(guò)可控硅BCR與微波干燥裝置的磁控管WB連接。
功率控制信號(hào)由微電腦的P3.0口發(fā)出，經(jīng)過(guò)WTR6放大后送入光電耦合器，并通過(guò)WTR5再次將信號(hào)放大，控制雙向可控硅BCR的導(dǎo)通與截止，進(jìn)而精確控制微波爐磁控管的發(fā)射功率。該電路通過(guò)光電耦合器將電網(wǎng)提供的正弦交流電與經(jīng)整流濾波后而獲得的＋5V直流電Vcc隔離，防止相互干擾，使微電腦有一個(gè)準(zhǔn)確的＋5V電壓，而工作穩(wěn)定。
程序選擇器有K1、K2鍵、電阻R24、電容C13。鍵K1一端接地，另一端與微電腦WIC1的P3.3口連接，鍵K2一端接電容C13，另一端與微電腦復(fù)位鍵連接。
發(fā)聲裝置由三極管WTR3、WTR4、WTR2和電阻R25、電容C14、喇叭WSP組成。喇叭WSP一端接地，另一端通過(guò)電容C14與三極管WTR4、WTR3和R25與微電腦的P3.1口連接。
圖2中的盛水器2在試驗(yàn)時(shí)注入水，可吸收復(fù)雜的微波，保護(hù)磁控管，同時(shí)可使煤樣較均勻地吸收微波，提高測(cè)定精度。
本儀器可用多種程序控制工作方式。工作方式通過(guò)顯示屏5上閃爍的0、1、2、3……等數(shù)字提供給用戶。不同的數(shù)字代表不同的工作方式，如0為測(cè)定分析煤樣水時(shí)選用的預(yù)處理工作方式；1、2、3、4、5、6、分別為測(cè)定褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、焦炭、氯化鋅減灰及未知煤種等分析煤樣時(shí)選用的工作方式；7為測(cè)定煤樣全水分時(shí)選用的預(yù)處理工作方式；8、9、10分別為測(cè)定褐煤、煙煤和無(wú)煙煤全水分時(shí)選用的工作方式。
該儀器的工作過(guò)程如圖3所示通過(guò)鍵4選擇所需要的工作方式后，該工作方式所對(duì)應(yīng)的數(shù)字即在顯示屏上確定下來(lái)。程序選擇器將工作方式信號(hào)輸入微電腦，微電腦即根據(jù)該信號(hào)訪問(wèn)存貯器中的程序，由預(yù)定程序通過(guò)功率控制器控制微波干燥裝置中的磁控管的功率和測(cè)定時(shí)間。測(cè)試完成后，微電腦即控制微波干燥裝置的磁控管終止微波發(fā)射，同地控制發(fā)聲裝置發(fā)聲，報(bào)告試驗(yàn)完畢，微電腦同時(shí)向顯示器發(fā)出信號(hào)，顯示器即恢復(fù)原始狀態(tài)等待下一個(gè)工作指令。
表1、表2、表3是采用本儀器測(cè)定煤中水分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有儀器設(shè)備試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照表。表1是褐煤和煙煤的分析煤樣水分用本儀器測(cè)定的結(jié)果與GB212《煤的工業(yè)分析方法》采用的通氮烘烤法(仲裁法)所得結(jié)果的對(duì)照表；表2是煙煤的全水分用本儀器測(cè)定的結(jié)果與GB211《煤中全水分測(cè)定方法》采用的通空氣烘烤法(仲裁法)所得結(jié)果的對(duì)照表；表3是褐煤和煙煤的分析煤樣水分用本儀器測(cè)定的結(jié)果與GB212《煤的工業(yè)分析方法》采用的通氮烘烤法及通空氣烘烤法所得結(jié)果的對(duì)照表。分析煤樣的粒度為小于0.2mm，全水分煤樣的粒度為小于6mm。
本儀器測(cè)定的條件是表1是選用工作方式0預(yù)處理10分鐘后再選用工作方式1或2測(cè)試15分鐘；煤樣1±0.1g／瓶，一次放入微波爐16瓶。表2是選用工作方式7預(yù)處理10分鐘后再選用工作方式8或9測(cè)試15分鐘；煤樣10－12g／瓶，一次放入6瓶。表3的測(cè)試條件同表1。
表1和表3所用的通氮烘烤法條件是煤樣1±0.1g／瓶，一次放入烤箱16瓶；預(yù)熱1小時(shí)后烘烤2小時(shí)，再檢查性烘烤0.5小時(shí)。高純氮?dú)饬魉俣?00ml／min。
表1
表2
表3
表2所用的通空氣烘烤法條件是煤樣10－12g／瓶，一次放入烤箱6瓶；預(yù)熱0.5小時(shí)后烘烤2小時(shí)，再檢查性烘烤0.5小時(shí)；鼓風(fēng)。
由表1看出本儀器測(cè)定分析煤樣水分及全水分的結(jié)果分別與通氮烘烤法(仲裁法)及通空氣烘烤法(仲裁法)結(jié)果相近，差值均小于GB211及G212規(guī)定的最大允許差值。表3的結(jié)果表明測(cè)定分析煤樣水分時(shí)本儀器的測(cè)定結(jié)果與仲裁法通氮烘烤法的差值小于通空氣烘烤法，說(shuō)明本儀器比通空氣烘烤法更準(zhǔn)確。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。
2、適用范圍廣，可適用于不同煤種的分析煤樣水分和全水分的測(cè)定。
3、延長(zhǎng)了微波磁控管的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種測(cè)定煤中水分的微波測(cè)水儀，包括微波干燥裝置、程序選擇器、微電腦、存貯器、顯示器、功率控制器和發(fā)聲裝置，其特征在于(1)存貯器為隨機(jī)存貯器；(2)有斷電保護(hù)電路，該電路有穩(wěn)壓器WZD、運(yùn)算放大器WICA、電阻R1、R2、R4、R9、R6、R12、R13、二極管D9、三極管WTR1、電池E，運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)電阻R1、R9與穩(wěn)壓器的輸入端連接，運(yùn)算放大器的正輸入端通過(guò)電阻R4、R12、三級(jí)管WTR1與電池E的正級(jí)連接，并通過(guò)電阻R13或二極管D9與微電腦WIC1的Vcc連接，運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻R6與微電腦WIC1的P3.2口連接；(3)有過(guò)零觸發(fā)電路，該電路有運(yùn)算放大器WICB、電阻R3、R8、R5、R9，運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)R3、R8接地，正輸入端通過(guò)R5與整流器D1-D4的輸出端連接，運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)電阻R9與微電腦WIC1的P3.5口連接；(4)功率控制電路有變壓器BY、光電耦合器WGD、功率放大器WTR6、WTR5、電阻R27和雙向可控硅BCR，光電耦合器WGD的信號(hào)輸入端與功率放大器WTR6的極電極連接，另一端接地，WTR6的基極通過(guò)反向器WA1和WA2與微電腦P3.0口連接，射極接地，光電耦合器WGD的輸出端分別與功率放大器WTR5的基極和電網(wǎng)電壓連接，功率放大器WTR5的極電極通過(guò)電阻R27與可控硅BCR連接，通過(guò)可控硅BCR與微波干燥裝置的磁控管WB連接。
2.如權(quán)利要求1所述的微波測(cè)水儀，其特征在于程序選擇器包括K1、K2鍵及電阻R24、電容C13，鍵K1一端接地，另一端與微電腦WIC1 的P3.3口連接，鍵K2一端與電容C13連接，另一端與微電腦復(fù)位鍵連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的微波測(cè)水儀，其特征在于發(fā)聲裝置包括三極管WTR3、WTR4、WTR2和電阻R25、電容C14、喇叭WSP，喇叭WSP一端接地，另一端通過(guò)電容C14與三極管WTR4、WTR3和R25與微電腦的P3.1口連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的微波測(cè)水儀，其特征在于在微波干燥裝置中設(shè)置有盛水器(2)。
5.如權(quán)利要求3所述的微波測(cè)水儀，其特征在于在微波干燥裝置中設(shè)置有盛水器(2)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種測(cè)定煤中水分的微波測(cè)水儀，包括微波于燥裝置、程序選擇器、微電腦、存貯器、顯示器、功率控制器和發(fā)聲裝置。其存貯器為隨機(jī)存貯器，該儀器具有斷電保護(hù)電路，過(guò)零觸發(fā)電路和功率控制電路。該儀器可根據(jù)需要輸入各種程序，控制不同的測(cè)定工作方式，可適用于不同煤種的分析煤樣水分和全水分的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。在微波干燥裝置中設(shè)置有盛水器，可延長(zhǎng)磁控管的使用壽命。
文檔編號(hào)G01N22/04GK2109571SQ92201018
公開日1992年7月8日 申請(qǐng)日期1992年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月22日
發(fā)明者鮑世齊, 朱成棟, 賈延, 周國(guó)耀 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院北京煤化學(xué)研究所, 徐州分析儀器廠