[实用新型]一种基于DSP、单片机处理器进行浓度计量的微波浓度计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪器，尤其涉及一种基于DSP、单片机处理器进行浓度计量的微波浓度计。

背景技术

浓度计是造纸、食品等轻工业制造生产工艺过程监控必不可少的检测仪表，目前主要使用的浓度计是刀式浓度计、旋转式浓度计、超声波浓度计、微波浓度计。其中刀式浓度计、旋转式浓度计是根据力学原理中的摩擦力、剪切力原理来达到浓度检测目的，这种浓度计的缺陷是浓度测量范围小(检测范围在1.5％和6％之间)、受被测液成分影响(如不能用于泥浆和悬浮液的浓度检测)；而超声波浓度计的缺陷则是浓度计的探头的表面易结垢以及被测液体中存在的气泡在一定程度下将影响浓度的检测精度；微波浓度计克服了上述几种浓度计的缺陷，具有测量精度高、范围广、不受被测介质的流速影响等优点。

微波浓度计测量原理：微波在液体中的行走速度其中c是光速，e是介质介电常数，所以在不同介质液体中微波的行走速度不同，在水介质中的速度最慢，在水混合其它非金属介质中速度变快，检测微波在通过一定距离的液体介质的延时时间即能反映该介质的浓度。基于这个原理，微波浓度计的基本结构是充满被测介质管道面对的两侧分别安装微波发射天线和微波检测装置，检测微波从发射到接收的混频信号，如图1所示，混频信号的相位偏移即代表了被测介质的微波信号的延时，将通过被测介质检测到的混频信号与已知浓度的标准介质的混频信号的相位差转换成浓度，n＝k*θ1。由于同样浓度的介质在不同温度下的介电常数不同，也就是说同样的浓度在不同温度下测得的相位差是不一样，如图2所示的是50口径管道中，当被测介质在同样浓度下温度变化两度时相位差的变化曲线。如果被测介质在温度发生变化时，仅测量相位差值而不考虑补偿温度引起的相位差，测量值就会显示浓度发生变化，尤其在管道口径变大时，温度的变化将使相位差变化更大，如图3所示150口径管道相位差的变化曲线，对浓度测量影响也最大。

当微波穿越介质时，介质的温度变化不仅影响微波的速度，而且还有一定的衰减，尤其是大口径管道中，衰减情况更为严重，如图2、图3所示。当微波信号低于和高于一定范围时，混频后的中频波形将发生畸变，从而影响电路对相位差的测量，是否能精确检测相位差θ1和做好温度相位差补偿θ2，接收的中频信号幅值的衰减控制将直接影响浓度检测精度，甚至直接影响浓度的测量值，也可能导致浓度计无法使用。目前已知微波浓度计对相位差的检测采用常规电路，且无温度补偿及微波信号的幅值调节功能。

实用新型内容

本实用新型为克服现有技术中存在的不足之处，目的在于提供一种基于DSP、单片机处理器进行浓度计量的微波浓度计，采用以DSP和单片机为核心处理器嵌入软件的方式实现微波浓度延时差值测量和温度补偿、微波信号幅值自动调节功能，测量准确度高，具有可以适应大温度变化，大浓度变化、大小口径的介质浓度测量的优点，成功地解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于DSP、单片机处理器进行浓度计量的微波浓度计，包括测定管、微波发射装置、微波接收装置、温度传感器、一次表处理单元；微波发射装置、微波接收装置分别相对应地设置在测定管的两侧，温度传感器设置在测定管的内部，微波发射装置、微波接收装置通过同轴电缆和一次表处理单元连接，温度传感器和一次表处理单元连接，还包括有二次表处理单元，所述的一次表处理单元对微波发射和接收的混频信号及被测介质温度信号数字采样，并通过通讯电缆以485通信方式传递给二次表处理单元，二次表处理单元计算混频信号的相位差和温度相位补偿值，按公式浓度＝K*(θ1-θ2)+B，计算被测介质浓度值并显示。

作为优选，所述的一次表处理单元包括DSP处理器、电压控制模块、DA模块、微波信号源模块、放大器I、放大器II、信号衰减模块、混频器、放大器III、电子开关模块、A/D转换模块、通信模块I；电压控制模块、A/D转换模块、通信模块I分别和DSP处理器相连，电压控制模块和DA模块相连，DA模块和微波信号源模块相连，微波信号源模块和放大器I相连，放大器I和微波发射装置相连，微波经被测管道，由微波接收装置接收，微波接收装置和放大器II相连，放大器II、信号衰减模块、混频器、放大器III、电子开关模块顺序相连，温度传感器和电子开关模块相连，电子开关模块与A/D转换模块相连。