本发明专利技术涉及输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置，包括输煤皮带和微波断层扫描成像系统，其中微波断层扫描成像系统包括上位机、微波信号发射模块、微波信号调节电路、2×N微波开关矩阵、微波成像传感器、微波信号接收和检测模块和数据采集器；上位机用于提供用户界面的接口、系统各个部分的控制、系统内的数据传输、数据的处理以及与系统外设备的数据通讯等；微波信号发射模块提供所需频率的微波信号，通过控制接口调节信号频率和输出功率等指标。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术能够及时发现运行中输煤皮带上煤炭原料中的金属或非金属异件，利用检测到的信息使得下一步的异件排除成为可能。
A Detection Device and Method of Foreign Matter on Coal Conveying Belt in Coal Conveying System
【技术实现步骤摘要】
一种输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置及方法
本专利技术涉及煤炭中异物检测
，特别涉及一种输煤皮带上异物的检测装置及方法。
技术介绍
煤炭资源在发电和钢铁冶炼行业中使用普遍，但是由于整个运输过程比较长，缺少有效的煤炭中异物的检测技术手段，所以缺乏有效的管控手段。目前主要依靠磁铁分离器等设备来分离磁性金属类高硬度异物，但对于其他异物如陶瓷类、合金类、非金属类等异物缺乏有效的检测手段。由于某些异物硬度较高，在运输过程中很容易对输煤皮带造成磨损或破坏，同时在皮带运输过程后很可能对磨煤机等设备造成磨损或破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，根据输煤皮带上异物材质的介电常数与煤炭的介电常数的不同，利用微波断层扫描成像的方法，提供了一种输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置及方法。输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置，包括输煤皮带和微波断层扫描成像系统，其中微波断层扫描成像系统包括上位机、微波信号发射模块、微波信号调节电路、2×N微波开关矩阵、微波成像传感器、微波信号接收和检测模块和数据采集器；输煤皮带由两侧边皮带和底边皮带组成，横截面呈梯形，并且输煤皮带下方设有滚轮支撑；微波成像传感器由一个底边结构和左右两个侧边结构组成，侧边结构与底边结构相同；微波成像传感器的N个电极均匀分布在输煤皮带的下方，微波成像传感器采用与输煤皮带横截面形状相匹配的梯形结构，靠近输煤皮带下表面但非接触；微波成像传感器包括SMA接口、金属铜片、绝缘层和金属底座；上位机用于提供用户界面的接口、系统各个部分的控制、系统内的数据传输、数据的处理以及与系统外设备的数据通讯等；微波信号发射模块提供所需频率的微波信号，通过控制接口调节信号频率和输出功率等指标；微波信号调节电路包括信号放大、衰减、过滤和特性阻抗匹配；2×N微波开关矩阵实现微波断层扫描成像系统中微波信号发射端和接收端到微波成像传感器的任意两个电极的连接；通过控制2×N微波开关矩阵变换微波成像传感器中的信号路径采集所有微波成像图像重建所需的测量数据；2×N微波开关矩阵使微波成像传感器的任何一个电极都能够连接到发射端或者接收端；微波成像传感器主要由SMA接口、金属铜片、绝缘层和金属底座构成，若干个金属铜片与金属底座之间设有绝缘层隔离，金属铜片焊接连接到SMA接口的信号端，SMA接口用于金属铜片与传感器外部的连接接口；微波信号接收和检测模块用于检测接收端接收到的微波信号的量纲或者相位，并将测试结果发送给数据采集器；数据采集器对微波信号接收和检测模块进行高速的数字和模拟量的数据采集，并将采集的数据发送给上位机，同时也接收上位机的控制信号。作为优选：金属铜片作为微波成像异物检测传感器的电极，金属铜片固定在绝缘层的上表面，并在金属铜片上涂有一层绝缘涂层；绝缘层位于金属铜片与金属底座之间，绝缘层采用塑料材料；金属铜片一端与SMA接口中心的信号端焊接在一起，SMA接口的金属外壳作为信号地，SMA接口中间的金属细棒作为高频信号的传播介质，细棒与外壳之间设有PTFE塑料作为绝缘隔离；金属底座作为信号地，金属底座支撑整个微波成像传感器；SMA接口的金属外壳与金属底座通过螺丝固定在一起，作为信号地。作为优选：2×N微波开关矩阵中，数字N为微波成像传感器的电极数量，数字2为信号发射和信号接收的两端。输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置的检测方法，包括以下步骤：1)上位机控制微波信号发射模块发射指定频率的微波信号，经过微波信号调节电路对信号放大、衰减和滤波等处理后，信号连接到2×N微波开关矩阵，通过微波成像传感器之后，最后通过微波信号调节电路连接到微波信号接收和检测模块；2)通过对2×N微波开关矩阵的控制，发射端能连接到微波成像传感器的任意一个电极；同时通过控制2×N微波开关矩阵，接收端连接到微波成像传感器的另一个电极；在微波成像传感器中，微波信号穿过被测物质的路径开始于发射端连接的电极，终止于接收端连接的电极；3)2×N微波开关矩阵的接收端接收到的微波信号被发送到接收部分的微波信号调节电路，经过信号的放大、衰减和滤波等处理，微波信号到达微波信号接收和检测模块；4)微波信号接收和检测模块测量微波信号的量纲和相位等信息，并将测量结果传递给数据采集器；数据采集器提供高速的数据采集功能，并把数据发送给上位机；5)上位机根据微波成像一个周期的所有数据，并利用微波成像图像重建算法，计算出被测区域的相对介电常数的分布情况；当输煤皮带上的异物介电常数和煤炭介电常数不同时，则探测出输煤皮带上有异物。输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置的差值检测方法，包括以下步骤：1)将位于输煤皮带前后不同位置的第一测试横截面和第二测试横截面分别设置一组输煤皮带上异物的检测装置；2)上位机控制微波信号发射模块发射指定频率的微波信号，经过微波信号调节电路对信号放大、衰减和滤波等处理后，信号连接到2×N微波开关矩阵，通过微波成像传感器之后，最后通过微波信号调节电路连接到微波信号接收和检测模块；3)通过对2×N微波开关矩阵的控制，发射端能连接到微波成像传感器的任意一个电极；同时通过控制2×N微波开关矩阵，接收端连接到微波成像传感器的另一个电极；在微波成像传感器中，微波信号穿过被测物质的路径开始于发射端连接的电极，终止于接收端连接的电极；4)2×N微波开关矩阵的接收端接收到的微波信号到达接收部分的微波信号调节电路，经过信号的放大、衰减和滤波等处理，微波信号到达微波信号接收和检测模块；5)微波信号接收和检测模块测量微波信号的量纲和相位等信息，并将测量结果传递给数据采集器；数据采集器提供高速的数据采集功能，并把数据发送给上位机；6)上位机根据微波成像一个周期的所有数据，并利用微波成像图像重建算法，计算出被测区域的相对介电常数的分布情况；通过两组输煤皮带上异物的检测装置测试结果的差值，判断输煤皮带在测试横截面的位置是否有异物。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够及时发现运行中输煤皮带上煤炭原料中的金属或非金属异件，利用检测到的信息使得下一步的异件排除成为可能。输煤皮带上异物的检测和排除可以减少中速磨的卡堵，避免磨煤机的振动，减少磨辊磨盘的磨损，延长设备的使用寿命，避免对带式输送机皮带的划伤以及造成落煤筒的堵塞，相应减少了碎煤机和滚轴筛相关部件的磨损，避免由于异件的卡涩造成对设备的损害。本专利技术从深层次解决了输送系统中异物排除应用所面临的问题，弥补了除铁设备只能针对磁性金属材质异件的不足，使得输煤系统设备及磨煤机运行可靠安全，相应地降低了设备的维护费用，提高了经济效益。附图说明图1为本专利技术输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置结构示意图；图2为输煤系统中输煤皮带横截面结构示意图；图3为本专利技术输煤皮带上异物检测的微波成像传感器的结构示意图；图4为本专利技术输煤皮带上异物检测的微波成像传感器的局部放大图；图5为本专利技术的两套微波成像传感器在输煤皮带上异物检测的示意图。附图标记说明：上位机1、微波信号发射模块2、微波信号调节电路3、2×N微波开关矩阵4、微波成像传感器5、微波信号接收和检测模块6、数据采集器7、SMA接口8、金属铜片9、绝缘层10、金属底座11、第一测试横截面12、第二测试横截面13、滚轮支撑14、输煤皮带侧面15。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置，其特征在于，包括输煤皮带和微波断层扫描成像系统，其中微波断层扫描成像系统包括上位机(1)、微波信号发射模块(2)、微波信号调节电路(3)、2×N微波开关矩阵(4)、微波成像传感器(5)、微波信号接收和检测模块(6)和数据采集器(7)；输煤皮带由两侧边皮带和底边皮带组成，横截面呈梯形，并且输煤皮带下方设有滚轮支撑(14)；微波成像传感器(5)由一个底边结构和左右两个侧边结构组成，侧边结构与底边结构相同；微波成像传感器(5)的N个电极均匀分布在输煤皮带的下方，微波成像传感器(5)采用与输煤皮带横截面形状相匹配的梯形结构，靠近输煤皮带下表面但非接触；微波成像传感器(5)包括SMA接口(8)、金属铜片(9)、绝缘层(10)和金属底座(11)；上位机(1)用于提供用户界面的接口、系统各个部分的控制、系统内的数据传输、数据的处理以及与系统外设备的数据通讯等；微波信号发射模块(2)提供所需频率的微波信号，通过控制接口调节信号频率和输出功率等指标；微波信号调节电路(3)包括信号放大、衰减、过滤和特性阻抗匹配；2×N微波开关矩阵(4)实现微波断层扫描成像系统中微波信号发射端和接收端到微波成像传感器(5)的任意两个电极的连接；通过控制2×N微波开关矩阵(4)变换微波成像传感器(5)中的信号路径采集所有微波成像图像重建所需的测量数据；2×N微波开关矩阵(5)使微波成像传感器(5)的任何一个电极都能够连接到发射端或者接收端；微波成像传感器(5)主要由SMA接口(8)、金属铜片(9)、绝缘层(10)和金属底座(11)构成，若干个金属铜片(9)与金属底座(11)之间设有绝缘层(10)隔离，金属铜片(9)焊接连接到SMA接口(8)的信号端，SMA接口(8)用于金属铜片(9)与传感器外部的连接接口；微波信号接收和检测模块(6)用于检测接收端接收到的微波信号的量纲或者相位，并将测试结果发送给数据采集器(7)；数据采集器(7)对微波信号接收和检测模块(6)进行高速的数字和模拟量的数据采集，并将采集的数据发送给上位机(1)，同时也接收上位机(1)的控制信号。...
【技术特征摘要】
1.一种输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置，其特征在于，包括输煤皮带和微波断层扫描成像系统，其中微波断层扫描成像系统包括上位机(1)、微波信号发射模块(2)、微波信号调节电路(3)、2×N微波开关矩阵(4)、微波成像传感器(5)、微波信号接收和检测模块(6)和数据采集器(7)；输煤皮带由两侧边皮带和底边皮带组成，横截面呈梯形，并且输煤皮带下方设有滚轮支撑(14)；微波成像传感器(5)由一个底边结构和左右两个侧边结构组成，侧边结构与底边结构相同；微波成像传感器(5)的N个电极均匀分布在输煤皮带的下方，微波成像传感器(5)采用与输煤皮带横截面形状相匹配的梯形结构，靠近输煤皮带下表面但非接触；微波成像传感器(5)包括SMA接口(8)、金属铜片(9)、绝缘层(10)和金属底座(11)；上位机(1)用于提供用户界面的接口、系统各个部分的控制、系统内的数据传输、数据的处理以及与系统外设备的数据通讯等；微波信号发射模块(2)提供所需频率的微波信号，通过控制接口调节信号频率和输出功率等指标；微波信号调节电路(3)包括信号放大、衰减、过滤和特性阻抗匹配；2×N微波开关矩阵(4)实现微波断层扫描成像系统中微波信号发射端和接收端到微波成像传感器(5)的任意两个电极的连接；通过控制2×N微波开关矩阵(4)变换微波成像传感器(5)中的信号路径采集所有微波成像图像重建所需的测量数据；2×N微波开关矩阵(5)使微波成像传感器(5)的任何一个电极都能够连接到发射端或者接收端；微波成像传感器(5)主要由SMA接口(8)、金属铜片(9)、绝缘层(10)和金属底座(11)构成，若干个金属铜片(9)与金属底座(11)之间设有绝缘层(10)隔离，金属铜片(9)焊接连接到SMA接口(8)的信号端，SMA接口(8)用于金属铜片(9)与传感器外部的连接接口；微波信号接收和检测模块(6)用于检测接收端接收到的微波信号的量纲或者相位，并将测试结果发送给数据采集器(7)；数据采集器(7)对微波信号接收和检测模块(6)进行高速的数字和模拟量的数据采集，并将采集的数据发送给上位机(1)，同时也接收上位机(1)的控制信号。2.根据权利要求1所述的输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置，其特征在于，金属铜片(9)作为微波成像异物检测传感器的电极，金属铜片(9)固定在绝缘层(10)的上表面，并在金属铜片(9)上涂有一层绝缘涂层；绝缘层(10)位于金属铜片(9)与金属底座(11)之间，绝缘层(10)采用塑料材料；金属铜片(9)一端与SMA接口(8)中心的信号端焊接在一起，SMA接口(8)的金属外壳作为信号地，SMA接口(8)中间的金属细棒作为高频信号的传播介质，细棒与外壳之间设有PTFE塑料作为绝缘隔离；金属底座(11)作为信号地，金属底座(11)支撑整个微波成像传感器(5)；SMA接口(8)的金属外壳与金属底座(11)通过螺丝固定在一起，作为信号地。3.根据权利要求1所述的输煤系统中输煤皮带上异物的检测装置，其特征在于，2×N微波开关矩阵(4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：金仲文，李汉秋，范海东，郑渭建，俞荣栋，郭鼎，来路刚，沈智慧，刘轩驿，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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