用于测量纸和各种含纤维材料的含水量的射频测量系统技术方案

本发明专利技术涉及用于测量纸和各种含纤维的材料的含水量的射频测量系统。根据本发明专利技术的射频测量系统包括适于发送射频信号的发射器(1)、适于接收该信号的接收器(2)，以及电源(9)，并且其特征在于，它具有适于捕捉和传输发射器(1)和/或接收器(2)的信号的天线(3)，并且还具有控制单元以及信号处理单元(5)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于测量纸和各种含纤维材料的含水量的射频测量系统。
技术介绍
可回收的废物材料在各种工业领域中作为副产品产生。这些材料通常以称为捆(bale)的大块单位被运送到处理站。这些捆具有可变的含水量，而含水量从许多方面来说都是个重要的参数：它对于确定总的质量以及对选择处理材料的方式都是关键的。用于确定材料的含水量的装置在公开号为WO2012/028785的文档中公开。这种已知的解决办法包括基于磁共振原理的装置，其中待测材料被放在磁场中，因而磁场的强度在很大程度上确定可获得的信号的强度。这种解决办法能够测试含氢的材料。通过测量反射能量，三维图像可以被生成，利用该三维图像，可以获得被测体积的含水量。这种解决办法的缺点是昂贵，并且只能测试相对小尺寸的样本。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供能够测量不同材料的大尺寸样本的含水量的射频测量系统。根据本专利技术的测量系统基于如下认识：如果要通过应用射频信号被测试的材料跨其整个体积都被辐射，则透射通过其/从其反射的信号的衰减量提供用于确定被测材料含水量的足够信息。该测量系统能够确定跨被测材料的整个深度(被系统“看到”的体积中)存在的平均含水量，并且依赖于其配置，能够同时测量具有m3范围内体积的材料样本。在某些给定的限制内，本专利技术的测量系统能够执行材料质量测试，并且能够检测材料瑕疵(fault)。在计算过程和应用射频中执行适当的修改之后，根据本专利技术的测量系统能够测量不包含(或者只包含可忽略数量)金属或者吸收射频的其它材料的所有材料。该测量系统可以优选地适用于确定以下材料的含水量：-纤维材料，诸如废纸、木头、纤维素、植物纤维，等等，-农作物，例如粮食作物，等等，-生物量，诸如小颗粒的燃料、型煤燃料，等等。在根据本专利技术的测量系统的情况下，要求被测材料不放在金属容器中，或者容器应当在顶部打开，因为测量会由于较大金属物体的存在而受影响。材料的含水量是在考虑材料的类型和结构、其它外部条件和已发表的科学成果的情况下通过评估通过辐射被测材料来获得的RF参数来确定的，其中RF参数诸如衰减、相移、相位旋转。本专利技术的目标是通过提供射频测量系统来实现的，其中射频测量系统包括适于发送射频信号的发射器、适于接收该信号的接收器，以及电源，并且特征在于，它具有适于捕捉和传输发射器和/或接收器的信号的天线，并且还具有控制单元以及信号处理单元。根据本专利技术的射频测量系统应用基于透射或反射的测量。在后一种情况下，它还包括适于反射由发射器发射的、经过材料的信号的反射表面。基于反射的测量系统包括一个或两个天线。该专利技术性射频测量系统的天线是水平和/或垂直和/或圆形极化的天线。射频测量系统的优选实施例包括适于检测外部环境湿度并用于发送测出的数据的传感器，以及适于提高测量准确度并用于防止噪声信号传播的循环器，其中发射器和接收器侧具有对称的配置，并且发射器和/或接收器连接到运行软件的计算机，该软件适于控制、数据处理和水分计算。在根据本专利技术的射频测量系统的另一种优选实施例中，发射器包括通信外围设备、微控制器、生成单向RF信号的发射器、带通滤波器和信号适配器、信号放大器以及信号衰减器，而接收器包括衰减器、放大器、带通滤波器和信号适配器、射频信号接收器、信号发生解调器以及通信外围设备。根据本专利技术的射频测量系统适于测量废纸的含水量、应用基于透射的测量，并且包括直通门、布置在该门相对侧处的发射器和接收器、分别连接到发射器和接收器的天线、控制单元以及运行软件的计算机，其中软件适于处理测出的数据并实现连接外围设备。另一种优选实施例适于测量类似材料的废纸的含水量、应用基于反射的测量，其中被测材料放在通过测量系统的门的反射表面上，具有适于传送由发射器发射的信号和到接收器的反射信号并位于门的顶栏上的天线、控制单元以及运行软件的计算机，其中软件适于处理测出的数据并实现连接外围设备。附图说明根据本专利技术的射频测量系统的优选实施例参考附图来详细地解释，其中：图1示出了根据本专利技术的射频测量系统的实施例的逻辑图，图2示出了根据本专利技术的射频测量系统的第二种实施例的逻辑图，图3示出了根据本专利技术的射频测量系统的第三种实施例的逻辑图，图4说明了根据本专利技术的射频测量系统的第一种实施例的配置，图5说明了根据本专利技术的射频测量系统的第二种实施例的配置，图6说明了在基于透射的测量的情况下根据本专利技术的射频测量系统的操作，图7说明了在基于反射的测量的情况下根据本专利技术的射频测量系统的操作，图8说明了图4所示射频测量系统对测量废纸的含水量的应用，图9说明了图5所示射频测量系统对测量废纸的含水量的应用，及图10、11示出了含水量和测出的/计算出的参数之间的关系的图。具体实施方式根据本专利技术的射频测量系统应用两种测量设置，分别基于透射和反射。图1说明了基于透射的测量设置的逻辑图。在基于透射的测量期间，发射器1生成经连接的天线3朝接收器2的天线3发射的射频信号。待测材料4位于发射器1的天线3和接收器2的天线3之间。由发射器1的天线发射的无线电信号8在其经过材料4时被更改，更改后的信号被接收器2的天线3检测，并且被接收器2处理。接收器2处理后的信号首先馈送到控制单元6，其次馈送到信号处理单元5。材料4的含水量是通过评估由信号处理单元5处理的信号获得的。图2说明了基于反射的双天线测量设置的逻辑图。在基于反射的测量的情况下，射频信号由发射器1生成，并且经连接到其的天线3发射。所发射的信号经过待测材料4。信号从位于待测材料4边界处的反射表面7反射，并且通过接收器2的天线3馈送到接收器2。然后，接收器2接收到的信号被馈送到控制单元6，并且馈送到信号处理单元5，由此获得材料4的含水量。图2中所示的布置包括两个天线3，但是基于反射的测量可以只应用一个天线3来执行。图3示出了这种布置的逻辑图。根据本专利技术的测量系统可以应用图1-3中给出的任何一种逻辑布置来实现。该专利技术性测量系统能够同等地测量静态的材料4以及运动的材料4的含水量。在材料4处于运动的情况下，材料4的最大速度是通过测量系统的速度(数据评估所需的时间)以及通过待测材料4的长度确定的。但是，该专利技术性测量系统能够实时测量和数据评估。测量会话的持续时间在0.5和2秒之间变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定各种材料的含水量的射频测量系统，包括适于发送射频信号的发射器(1)、适于接收该信号的接收器(2)，以及电源(9)，其特征在于，该系统具有适于捕捉和传输发射器(1)和/或接收器(2)的信号的天线(3)、控制单元以及信号处理单元(5)。

【技术特征摘要】
1.一种用于确定各种材料的含水量的射频测量系统，包括适于
发送射频信号的发射器(1)、适于接收该信号的接收器(2)，以及
电源(9)，其特征在于，该系统具有适于捕捉和传输发射器(1)和
/或接收器(2)的信号的天线(3)、控制单元以及信号处理单元
(5)。
2.如权利要求1所述的射频测量系统，特征在于，该系统应用
基于透射的测量，并且在于，由发射器(1)发射的信号经过材料(4)
并进入布置在发射器的相对侧处的接收器(2)。
3.如权利要求1所述的射频测量系统，特征在于，该系统应用
基于反射的测量，并且在于，由发射器(1)发射的信号(8)在经过
材料(4)之后在材料的边界处被反射，然后进入接收器(2)。
4.如权利要求3所述的射频测量系统，特征在于，该系统包含
一个或两个天线(3)。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的射频测量系统，特征在于，
天线(3)是水平和/或垂直和/或圆形极化的天线。
6.如权利要求1-5中任何一项所述的射频测量系统，特征在于，
该系统还包括适于检测外部环境湿度并用于发送测出的数据的传感器
(11)。
7.如权利要求1-6中任何一项所述的射频测量系统，特征在于，
该系统还包括适于提高测量准确度并用于防止噪声信号传播的循环器
(12)。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的射频测量系统，特征在于，
发射器(1)侧和接收器(2)侧具有对称的模块化配置，其中发射器
(1)和/或接收器(2)连接到运行软件(14)的计算机(15)，该
软件...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·沃尔格伊，
申请(专利权)人：多瑙控制治理工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：匈牙利;HU