【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种射频测量系统，包括体积测量，特别是用于测量卡车、铁路车辆、传送带、滑轮、管道等运输工具运输的工业环境中使用的废纸、种子、秸秆、棉花、原木、木屑等纤维材料的含水量。与先前的装置相比，根据本技术所述的结构布置能够更准确地测量各种纤维材料的含水量。我们将一根或多根射频天线、体积测量传感器和质量测量装置集成在一个单元中进行测量。我们对发送通过天线旁边的待测量材料的射频信号产生的信号进行测量。这个过程使用了至少一根天线、成像单元和质量测量单元。它们的信号均传输到信号处理单元中。
技术介绍
1、纤维材料最为重要的质量特征是其含水量，而在将纤维材料运送至加工工业设施的过程中，需要对含水量进行控制。因此，我们开发了这一测量系统。然而，通过目前最常用的方法来实施这些控制需要投入大量的时间和人力资源。理想情况下，含水量的测量结果应当代表全部货物的情况，无需进行物理接触，也不会对货物造成任何损坏。检验应符合交货流程：即时提供反馈是最有用的。市场提出了进一步的要求：该装置应能够统一处理属于同一类别但在物理性质(例如：尺寸和质量)上存在显著差异的基础材料。例如，尽管不同类型的打包纸张在密度、纤维致密性、基础材料、打包纸张大小和形状，以及用于打包的设备方面存在巨大差异，但仍可以被归类为同一类别。木屑的密度存在类似的差异，谷物和以原木形式运输的木材的密度亦是如此。
2、我们认识到，要提高射频含水量测量精度，不仅需要正确地检测和解释电磁场在传输过程中的变化，而且需要测量和检测被测介质的物理属性，尤其是待测量介质的尺寸。
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4、最常见的测量方法采用人工取样，其可靠性因样本大小而异，并且通常需要打开部分货物，所需的人力工作量与样本数量成正比。这些方法不符合无接触和非破坏性的标准。此外，这些方法无法立即产生结果。
5、本系统先前的版本已获得匈牙利的技术专利(注册号：4625)，能够在不打开任何货物包装的情况下评估整个货物。不过，该解决方案不适用于处理密度存在巨大差异的情况。
6、通过技术(注册号：kr102362053)，我们的目的在于使用超声波距离传感器来测量货物的宽度，以进一步改进我们先前的版本。除了使用宽度测量外，本技术还提及通过测量环境空气湿度来进一步提高精度。然而，该解决方案实际上已包含在先前的技术(注册号：4625)及其地理范围中。总体来说，该系统也未提供处理密度和形状存在巨大差异情况下的解决方案。
7、据我们所知，目前尚无其他系统使用射频测量来控制纤维工业原料的含水量。
8、上述解决方案出于工业交付目的而设计，而尽管技术(注册号：kr102362053)完全可以处理不同宽度的货物，但不适合测量不同高度的货物或解释不同密度货物的测量数据。
技术实现思路
1、考虑到这些因素，我们自行开发了一个装置，该装置综合考虑了体积、质量和射频数据，能够高精度地测量密度存在显著差异的基础材料。
2、此外，我们也希望提供一个能够测量不同高度和形状的货物的解决方案。
3、提供一种射频测量系统，所述射频测量系统具有用于发射射频信号的至少一根天线射频控制单元和信号处理单元，其特征在于，该信号处理单元与至少一个成像单元质量测量单元(7)相连。
4、优选地，所述射频测量系统使用两根或多根天线。
5、优选地，所述两根或多根天线别置于待测量材料两侧。
6、优选地，所述两根或多根天线均置于待测量材料的同一侧。
7、优选地，所两根或多根天线为偶数，每对天线置于对立侧，且处于不同的高度，但始终与待测量材料的高度齐平。
8、优选地，所述成像单元和所述天线置于同一垂直平面。
9、优选地，所述质量测量单元和所述天线置于同一竖直平面。
10、优选地，成像传感器或成像单元为一根或多根天线。
11、优选地，成像传感器为一个或多个光学传感器。
12、优选地，所述光学传感器为一个或多个单束或多束激光雷达系统。
13、优选地，所述光学传感器为一个或多个摄像机。
14、优选地，所述光学传感器为一个x射线装置。
15、根据所述开发任务，本技术的主题是一种可测定各种材料含水量的测量系统的结构布置，其射频控制装置利用一根或多根天线来测量通过天线旁的待测量材料传输的射频信号。射频控制装置与信号处理单元相连，信号处理单元接收来自成像单元和质量测量单元的信号，基于信号处理单元计算后确定待测量材料的含水量。
16、除了尺寸和形状数据外，成像单元还向信号处理单元提供天线和成像传感器的位置数据，以提高测量精度。此外，成像单元可确保能从测量数据序列和计算中删除任何在预定义范围之外的测量数据点。
17、在射频测量过程中，横向介质的分子吸收信号能量，随后一部分能量以热量的形式消散。基于被检材料的介电常数、测试频率和天线位置，我们可以采用最先进的方法来模拟通过材料或被材料反射的信号是否能够被接收天线捕获，以及这些数据如何与介质的组成，特别是其水分含量相关联。我们使用的射频信号频率范围为0.4～6.0ghz，可被基础材料的纤维材料和结合水吸收。尽管纸张等某些基础材料的每单位体积的纤维含量通常低于木材，但高度压缩的纸张的纤维密度接近于木材，这种情况并不罕见。在测量这类基础材料时，水和纤维的吸收量都很大。因此，我们需要了解货物的质量和体积，以便根据文献中的现有公式，基于密度来计算纤维含量。
18、本测量系统采用本技术所述的测量系统布置，更适用于测定以下材料的含水量：
19、-纤维材料，例如：废纸、原木、纤维素、秸秆、木屑等；
20、-农产品，例如：谷物、种子等；
21、-生物质、燃料，例如：颗粒燃料、煤砖等。
22、考虑到材料的类型、结构和其它外部条件，以及现有文献中已知的各种相关性，通过检查发送信号通过材料后获得的射频信号值(例如：衰减、相位偏移和相位旋转)来确定待测量材料的含水量。
23、不完全负载会影响信号的解释，因此在处理不完全载荷和测量反射率时，了解货物的体积和形状非常有帮助。同时，了解货物的确切形状有助于模拟反射率。
24、我们的解决方案将成像单元和质量测量单元集成到基于射频辐射的含水量测量系统中。只要可用于准确测定特定应用所规定的形状和位置，成像单元可以采用任何最先进的工作原理。利用体积数据和从质量测量单元获得的质量数据，我们可以计算负载的密度，进而将测量到的射频值转换为物理参数。根据采用的模型(例如反射信号或发射信号)，了解待测量材料的形状，便可以了解如何解释一根或多根天线接收到的射频信号。例如，一个优选实施例是将天线置于货物的两侧。如果待本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种射频测量系统，所述射频测量系统具有用于发射射频信号(3)的至少一根天线(2)、射频控制装置(4)和信号处理单元(8)，其特征在于，该信号处理单元(8)与至少一个成像单元(6)和质量测量单元(7)相连。
2.根据权利要求1所述的射频测量系统，其特征在于，所述射频测量系统使用两根或多根天线(2)。
3.根据权利要求2所述的射频测量系统，其特征在于，所述两根或多根天线(2)分别置于待测量材料(1)的两侧。
4.根据权利要求2所述的射频测量系统，其特征在于，所述两根或多根天线(2)均置于待测量材料(1)的同一侧。
5.根据权利要求2所述的射频测量系统，其特征在于，所两根或多根天线(2)为偶数，每对天线置于对立侧，且处于不同的高度，但始终与待测量材料(1)的高度齐平。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的射频测量系统，其特征在于，所述成像单元(6)和所述天线(2)置于同一垂直平面。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的射频测量系统，其特征在于，所述质量测量单元(7)和所述天线(2)置于同一竖直平面。
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