利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于一种利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置及检测方法；包括机械单元以及控制单元；机械单元包括物料储藏舱，物料储藏舱的顶部开口处设有撕碎机，物料储藏舱的一侧内部设有带压料器的液压缸，物料储藏舱的另一侧设有卸料门；控制单元包括控制单元，控制单元的信号输出端分别与若干个微波发射部和数据处理单元相连，若干个微波发射部分别各自对应设有温度传感器单元，微波发射部包括计时器和微波发射单元，计时器和温度传感器单元分别与控制单元的信号输入端相连，数据处理单元的信号输出端与显示屏相连；具有结构简单、安全、温度可控、可靠性高以及检测准确率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置及检测方法
本专利技术属于医疗废物处理
，具体涉及一种利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置及检测方法。
技术介绍
目前医疗废物处置手段主要是焚烧处理和化学消毒，其含水率的多少会影响焚烧效果及其污染排放、化学消毒剂的配比及化学反应速率等，对消毒效果、消毒速率及二次污染有直接影响。具体地说，在高温焚烧处理过程中，医疗废物经过烘干、引燃、焚烧三个阶段转化为残渣和气体。在含水率未知的情况下无法保证烘干效果，进一步地会影响到焚烧效果以及污染物排放的问题；在化学消毒处理过程中，最常用的化学消毒剂为石灰粉、次氯酸钠和次氯酸盐等，现有处理工艺往往在消毒前会加入适量的水，一方面作为化学反应的介质，另一方面吸收处理过程产生的热量；在含水率未知的情况下则易出现浪费消毒原料或无法达到彻底消毒效果的目的。而医疗废物的成分非常复杂，通常为纱布敷料、塑料、纸类、玻璃、有机物和液体等，含水率变化非常大，且具有生物传染危害性。目前并没有一种技术手段在医疗废物处置设备上方便地检测医疗废物的含水率，从而为医疗废物的无害化处理工艺改进提供支持。微波技术广泛应用在通讯、加热、杀菌等多个领域，也是检测物料含水率的一个手段。由于水的介电常数远远大于其它常见材料，物料中的水分子在微波的作用下，会消耗大量的微波能量，将其转换成热能。而被测物料中除去水分以外的其他成分，对微波的损耗远远小于水，现有技术中利用微波检测特定材料含水率的方法一般使用微波发射、接收和测量装置，通过测量微波反射和透射信号强度，通过微波信号数据的处理间接测得物料的含水率，有些技术甚至还需要添加其它介质，使被测物料完全浸入介质中。但是微波从介质的表面进入并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热能，它所携带的能量就随着深入介质表面的距离，以指数形式衰减。因此这些方法一般仅适合于较小体积的物料含水率检测。如果需要检测的物料为医疗废物，则情况完全不同。在我国各地的医疗废物处置中心，现行的处理工艺处理批量一般较大，且不同成分的废物同时处理；医疗废物具有生物传染危害性，是严禁与外界直接接触或暴露的物料，因此只能从其容积外部测量其含水率；传统的微波检测方法中，微波信号可能由于衰减而无法穿透，信号接收装置无法接收信号，从而使技术失效；如果单纯加大微波功率来增辐射强度，则微波发射天线附近的物料接受的强度最高，会在短时间内产生剧烈发热而导致变质或燃烧危险，那么现有的技术明显不再适用。因此需要找到一种不同的检测手段，以适合大批量医疗废物的含水率检测。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用微波加热的性质，能够安全地检测大批量具有生物传染危害性的医疗废物含水率、具有结构简单、安全、温度可控、可靠性高以及检测准确率高的利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置及检测方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置，该检测装置包括机械单元以及用于控制机械单元的控制单元；所述机械单元包括用于检测医疗废物含水率的物料储藏舱，物料储藏舱的顶部开口处设有撕碎机，物料储藏舱的一侧内部设有带压料器的液压缸，物料储藏舱的另一侧设有卸料门；所述控制单元包括控制单元，控制单元的信号输出端分别与若干个微波发射部和数据处理单元相连，若干个微波发射部分别各自对应设置有温度传感器单元，所述微波发射部包括计时器和微波发射单元，计时器和温度传感器单元分别与控制单元的信号输入端相连，所述数据处理单元的信号输出端与显示屏相连，所述控制单元、数据处理单元、温度传感器单元、计时器、微波发射单元和显示屏分别与供电模块相连。优选地，所述若干个微波发射单元分别设置在物料储藏舱外底部靠近前端和末端处，物料储藏舱的前表面和下表面下部与微波发射单元相对应的位置上设有温度传感器单元。优选地，所述若干个微波发射单元与各自相对应的温度传感器单元的安装角度和距离均相同。优选地，所述物料储藏舱为能完全反射微波的金属材质，微波发射单元相对应的物料储藏舱壳体处设有透射板，透射板的材质为陶瓷。一种利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置的检测方法，该检测方法包括标定方法以及含水率测定方法；所述标定方法包括选取已知重量的医疗废物，医疗废物重量Z，医疗废物的含水率为M，提前设定温度差为T，微波发射部为n组，单个微波发射单元的发射功率为P；其具体操作方法如下：步骤1：通过撕碎机将已知重量Z和含水率M的医疗废物撕碎并堆放在物料储藏舱内；在撕碎机撕碎医疗废物的过程中，撕碎的医疗废物被混杂成均匀分布的状态；步骤2：带压料器的液压缸工作，液压缸伸出，压缩撕碎的医疗废物，使撕碎的医疗废物充满物料储藏舱的空间内，记录压料器的位移ΔL即可知当前医疗废物的体积，通过已知医疗废物重量Z和医疗废物的体积，能够得出当前医疗废物的堆积密度d；步骤3：通过温度传感器单元记录当前物料储藏舱内医疗废物的温度T1，提前设定温度差为T，得出目标温度为T2；同时启动n个微波发射单元，并通过相对应的n个计时器进行计时，温度传感器单元实时检测前物料储藏舱内医疗废物的温度变化情况；步骤4：当第一组温度传感器单元检测到物料温度变化值升至T2时，立即使微波发射单元停止发射微波，相对应的计时器将记录的时长数据反馈至控制单元，此时计时器记录的时间为S1；步骤5：除第一组外的温度传感器单元分别检测到物料温度变化值升至T2时，使相对应的微波发射单元停止发射微波，相对应的计时器将记录的时长数据反馈至控制单元，此时计时器记录的时间分别为S1、S2、S3...Si...Sn；控制单元计算出所有微波发射单元的平均加热时长上述步骤1-步骤5加热检测过程中，所有n组微波发射单元消耗的总电能Q为：Q＝nPS＝tcZM+i一式中，n—微波发射单元和温度感应模块的组数；P—单个微波发射单元的功率；S—n组微波发射单元的平均加热时间，由上述步骤5测量得到；t—加热前后物料平均温度差，步骤1-步骤5为局部加热，t小于T；c—水的比热，常压下为4.2kJ/KG.℃；Z—被加热物料总重量；M—含水率；i—物料中除水以外的物质吸收的能量；物料在微波作用下吸收能量的多少，取决于其介电常数的大小，室温下，测试频率为1KHz时水的介电常数为78.5，医疗废物主要成分中聚丙稀塑料的介电常数为2～2.5，纸的介电常数为2.5，其它有机物成分介电常数也取决于其含水率；因此上式中i可以忽略不计；在恒定的微波功率下，平均加热时间S取决于温度传感器单元(8)附近医疗废物单位体积内的水含量Z'＝Md；在当前医疗废物的堆积密度d为一定值时，平均加热时间S与含水率M成正比；基于此由式一转化得：根据式二中，当前医疗废物的堆积密度d为定值时，由于平均加热时间S与含水率M成正比，因此加热前后物料平均温度差t也为定值，且不受含水率M影响；记录在相同医疗废物的堆积密度d，在不同平均加热时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置，其特征在于：该检测装置包括机械单元以及用于控制机械单元的控制单元；/n所述机械单元包括用于检测医疗废物含水率的物料储藏舱（1），物料储藏舱（1）的顶部开口处设有撕碎机（2），物料储藏舱（1）的一侧内部设有带压料器（3）的液压缸（4），物料储藏舱（1）的另一侧设有卸料门（5）；/n所述控制单元包括控制单元（6），控制单元（6）的信号输出端分别与若干个微波发射部和数据处理单元（7）相连，若干个微波发射部分别各自对应设置有温度传感器单元（8），所述微波发射部包括计时器（9）和微波发射单元（10），计时器（9）和温度传感器单元（8）分别与控制单元（6）的信号输入端相连，所述数据处理单元（7）的信号输出端与显示屏（11）相连，所述控制单元（6）、数据处理单元（7）、温度传感器单元（8）、计时器（9）、微波发射单元（10）和显示屏（11）分别与供电模块（12）相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置，其特征在于：该检测装置包括机械单元以及用于控制机械单元的控制单元；
所述机械单元包括用于检测医疗废物含水率的物料储藏舱（1），物料储藏舱（1）的顶部开口处设有撕碎机（2），物料储藏舱（1）的一侧内部设有带压料器（3）的液压缸（4），物料储藏舱（1）的另一侧设有卸料门（5）；
所述控制单元包括控制单元（6），控制单元（6）的信号输出端分别与若干个微波发射部和数据处理单元（7）相连，若干个微波发射部分别各自对应设置有温度传感器单元（8），所述微波发射部包括计时器（9）和微波发射单元（10），计时器（9）和温度传感器单元（8）分别与控制单元（6）的信号输入端相连，所述数据处理单元（7）的信号输出端与显示屏（11）相连，所述控制单元（6）、数据处理单元（7）、温度传感器单元（8）、计时器（9）、微波发射单元（10）和显示屏（11）分别与供电模块（12）相连。


2.根据权利要求1所述的利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置，其特征在于：所述若干个微波发射单元（10）分别设置在物料储藏舱（1）外底部靠近前端和末端处，物料储藏舱（1）的前表面和下表面下部与微波发射单元（10）相对应的位置上设有温度传感器单元（8）。


3.根据权利要求1所述的利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置，其特征在于：所述若干个微波发射单元（10）与各自相对应的温度传感器单元（8）的安装角度和距离均相同。


4.根据权利要求1所述的利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置，其特征在于：所述物料储藏舱（1）为能完全反射微波的金属材质，微波发射单元（10）相对应的物料储藏舱（1）壳体处设有透射板（13），透射板（13）的材质为陶瓷。


5.一种如权利要求1-4所述的利用微波加热技术的医疗废物含水率检测装置的检测方法，其特征在于：该检测方法包括标定方法以及含水率测定方法；
所述标定方法包括选取已知重量的医疗废物，医疗废物重量Z，医疗废物的含水率为M，提前设定温度差为T，微波发射部为n组，单个微波发射单元的发射功率为P；其具体操作方法如下：
步骤1：通过撕碎机（2）将已知重量Z和含水率M的医疗废物撕碎并堆放在物料储藏舱（1）内；在撕碎机（2）撕碎医疗废物的过程中，撕碎的医疗废物被混杂成均匀分布的状态；
步骤2：带压料器（3）的液压缸（4）工作，液压缸（4）伸出，压缩撕碎的医疗废物，使撕碎的医疗废物充满物料储藏舱（1）的空间内，记录压料器（3）的位移ΔL即可知当前医疗废物的体积，通过已知医疗废物重量Z和医疗废物的体积，能够得出当前医疗废物的堆积密度d；
步骤3：通过温度传感器单元（8）记录当前物料储藏舱（1）内医疗废物的温度T1，提前设定温度差为T，得出目标温度为T2；同时启动n个微波发射单元（10），并通过相对应的n个计时器（9）进行计时，温度传感器单元（8）实时检测前物料储藏舱（1）内医疗废物的温度变化情况；
步骤4：当第一组温度传感器单元（8）检测到物料温度变化值升至T2时，立即使微波发射单元（10）停止发射微波，相对应的计时器（9）将记录的时长数据反馈至控制单元（6），此时计时器（9）记录的时间为S1；
步骤5：除第一组外的温度传感器单元（8）分别检测到物料温度变化值升至T2时，使相对应的微波发射单元（10）停止发射微波，相对应的计时器（9）将记录的时长数据反馈至控制单元（6），此时计时器（9）记录的时间分别为S1、S2、S3...Si...Sn；控制单元（6）计算出所有微波发射单元的平均加热时长S=/n；
上述步骤1-步骤5加热检测过程中，所有n组微波发射单元消耗的总电能Q为：

一
式中，n—微波发射单元和温度感应模块的组数；
P—单个微波发射单元的功率；
S—n组微波发射单元的平均加热时间，由上述步骤5测量得到；
t—加热前后物料平均温度差，步骤1-步骤5为局部加热，t小于T；
c—水的比热，常压下为4.2kJ/KG.℃；
Z—被加热物料总重量；
M—含水率；
i—物料中除水以外的物质吸收的能量；
物料在微波作用下吸收能量的多少取决于其介电常数的大小，室温下，测试频率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志超，王辉，郑晓静，
申请(专利权)人：河南极速环保有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41