本发明专利技术涉及基于微波收发器的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、高速多路数据采集器、N个微波信号收发器、N个微波信号调节电路以及具有N个电极的微波成像传感器；输煤皮带由位于下方的滚轮支撑，横截面呈梯形；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；高速多路数据采集器对多个微波信号收发器的接收信号强度指示的输出进行数据采集。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 Objects on Coal Conveyor Belt Based on Microwave Transceiver
【技术实现步骤摘要】
一种基于微波收发器的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
，特别是涉及一种基于微波收发器的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，提供一种基于微波收发器的输煤皮带上异物的检测装置及方法。基于微波收发器的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、高速多路数据采集器、N个微波信号收发器、N个微波信号调节电路以及具有N个电极的微波成像传感器；输煤皮带由位于下方的滚轮支撑，横截面呈梯形；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，侧边与底边传感器部分结构相同；微波成像传感器的N个电极均匀分布在输煤皮带的下方，微波成像传感器形成与输煤皮带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；高速多路数据采集器对多个微波信号收发器的接收信号强度指示的输出进行数据采集，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；系统中的每个微波信号收发器独立工作，有发射和接收微波信号两种状态；微波信号收发器的接收信号强度指示，是测量微波信号在通过传感器中被测物质的衰减；微波信号调节电路包括信号放大、衰减、过滤以及特性阻抗匹配；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由绝缘层隔离，金属铜片的一端焊接连接到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。作为优选：金属铜片作为微波成像传感器的电极，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微波信号的传播介质，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，同时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。基于微波收发器的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1号微波信号收发器发射信号，而2号到N号微波信号收发器接收信号；在微波信号的通路上微波信号调节电路进行频率过滤、特性阻抗匹配等；高速多路数据采集器测量2号到N号微波信号收发器的接收信号强度指示的数据，并把数据发送给上位机；2)然后上位机控制2号微波信号收发器发射信号，3号到N号微波信号收发器接收信号；高速多路数据采集器测量3号到N号微波信号收发器的接收信号强度指示的数据，并把数据发送给上位机；3)以此类推，最后一个数据为控制N-1号微波信号收发器发射信号，而N号微波信号收发器接收信号；4)根据一个周期的所有测量数据，利用微波成像的图像重建算法，获得被测横截面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。基于微波收发器的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微波成像传感器；2)上位机控制1号微波信号收发器发射信号，而2号到N号微波信号收发器接收信号；在微波信号的通路上微波信号调节电路进行频率过滤、特性阻抗匹配等；高速多路数据采集器测量2号到N号微波信号收发器的接收信号强度指示的数据，并把数据发送给上位机；3)然后上位机控制2号微波信号收发器发射信号，3号到N号微波信号收发器接收信号；高速多路数据采集器测量3号到N号微波信号收发器的接收信号强度指示的数据，并把数据发送给上位机；4)以此类推，最后一个数据为控制N-1号微波信号收发器发射信号，而N号微波信号收发器接收信号；5)根据一个周期的所有测量数据，利用微波成像的图像重建算法，获得被测横截面的相对介电常数的分布情况；根据两套微波成像传感器测试结果的差值，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，相应的降低了设备的维护费用，提高了经济效益。附图说明图1为本专利技术基于微波收发器的输煤皮带上异物的检测装置的结构示意图；图2为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、高速多路数据采集器2、微波信号收发器3、微波信号调节电路4、微波成像传感器5、SMA接口6、金属铜片7、绝缘层8、金属底座9、第一测试横截面10、第二测试横截面11、滚轮12、输煤皮带侧面13。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。所述的基于微波收发器的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1、高速多路数据采集器2、N个微波信号收发器3、微波信号调节电路4、具有N个电极的微波成像传感器5，如图1所示。如图2所示，输煤皮带由位于下方的滚轮12支撑，横截面呈梯形。如图3所示，梯形的微波成像传感器5由一个底边结构和左右两个侧边结构组成，侧边与底边传感器部分结构相同；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，形成与皮带形状相同的梯形，靠近皮带下表面但非接触，以免对运动中的皮带造成磨损。如图4所示，微波成像传感器5的详细结构为：金属铜片7作为微波成像传感器5的电极，固定在绝缘层8的上表面，并在金属铜片7上涂有一层绝缘涂层，用来防止液体或者灰尘等物质的侵蚀，同时有效防止不同电极之间的短路连接；绝缘层8位于金属铜片7与金属底座9之间，材料可以选用塑料等材料；金属铜片本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于微波收发器的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)、高速多路数据采集器(2)、N个微波信号收发器(3)、N个微波信号调节电路(4)以及具有N个电极的微波成像传感器(5)；输煤皮带由位于下方的滚轮(12)支撑，横截面呈梯形；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，侧边与底边传感器部分结构相同；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)形成与输煤皮带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(6)、金属铜片(7)、绝缘层(8)和金属底座(9)；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；高速多路数据采集器(2)对多个微波信号收发器(3)的接收信号强度指示的输出进行数据采集，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；系统中的每个微波信号收发器(3)独立工作，有发射和接收微波信号两种状态；微波信号收发器(3)的接收信号强度指示，是测量微波信号在通过传感器中被测物质的衰减；微波信号调节电路(4)包括信号放大、衰减、过滤以及特性阻抗匹配；微波成像传感器(5)主要由SMA接口(6)、金属铜片(7)、绝缘层(8)和金属底座(9)构成，若干个金属铜片(7)与金属底座(9)之间由绝缘层(8)隔离，金属铜片(7)的一端焊接连接到SMA接口(6)的信号端，SMA接口(6)用于金属铜片(7)与传感器外部的连接接口。...
【技术特征摘要】
1.一种基于微波收发器的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)、高速多路数据采集器(2)、N个微波信号收发器(3)、N个微波信号调节电路(4)以及具有N个电极的微波成像传感器(5)；输煤皮带由位于下方的滚轮(12)支撑，横截面呈梯形；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，侧边与底边传感器部分结构相同；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)形成与输煤皮带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(6)、金属铜片(7)、绝缘层(8)和金属底座(9)；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；高速多路数据采集器(2)对多个微波信号收发器(3)的接收信号强度指示的输出进行数据采集，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；系统中的每个微波信号收发器(3)独立工作，有发射和接收微波信号两种状态；微波信号收发器(3)的接收信号强度指示，是测量微波信号在通过传感器中被测物质的衰减；微波信号调节电路(4)包括信号放大、衰减、过滤以及特性阻抗匹配；微波成像传感器(5)主要由SMA接口(6)、金属铜片(7)、绝缘层(8)和金属底座(9)构成，若干个金属铜片(7)与金属底座(9)之间由绝缘层(8)隔离，金属铜片(7)的一端焊接连接到SMA接口(6)的信号端，SMA接口(6)用于金属铜片(7)与传感器外部的连接接口。2.根据权利要求1所述的基于微波收发器的输煤皮带上异物的检测装置，其特征在于，金属铜片(7)作为微波成像传感器(5)的电极，金属铜片(7)固定在绝缘层(8)的上表面，并在金属铜片(7)上涂有一层绝缘涂层；绝缘层(8)位于金属铜片(7)与金属底座(9)之间，绝缘层(8)采用塑料材料；金属铜片(7)一端与SMA接口(6)中心的信号端焊接在一起，SMA接口(6)的金属外壳作为信号地，SMA接口(6)中间的金属细棒作为高频微波信号的传播介质，细棒与外壳之间设有PTFE塑料作为绝缘隔离；金属底座(9)作为信...
【专利技术属性】
技术研发人员：金仲文，李汉秋，郑渭建，范海东，吴春年，俞荣栋，郭鼎，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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