[发明专利]基于电磁波的煤尘检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电磁波的煤尘检测方法及装置，特别是一种煤矿环境中煤尘的检测方法及装置。

技术背景

随着煤矿开采强度和机械化水平的提高,在提高煤炭产量的同时，矿井作业场所的煤尘浓度也大大提高。煤尘不仅会对矿工的呼吸器官危害极大，诱发职业病——尘肺病。还会导致煤尘燃烧和爆炸，前的煤尘的检测方法主要针对环保的呼吸性粉尘，检测的参数主要是煤尘浓度，但是，真正影响煤尘爆炸危险性的参数除了煤尘浓度外，还有灰度参数，煤尘的灰度目前只有人工分析方法，不仅操作复杂，也不利于实时监测。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于电磁波的煤尘检测方法及装置，解决目前煤尘灰分参数的实时检测问题。

本发明的目的是这样实现的：装置由电磁波发生器、煤尘检测腔、电磁波检测器、煤尘浓度检测器、微处理器、显示器、存储电路和通信电路构成，所述煤尘检测腔与外部环境相通，煤尘检测腔内放置有待测标准煤样，煤尘检测腔上设有煤尘浓度检测器，煤尘检测腔两侧设有位置相对应的电磁波发声器和电磁波检测器，电磁波检测器和煤尘浓度检测器的输出端分别与微处理器相连接，微处理器的输出端分别与显示器、存储电路和通信电路的输入端相连接，所述的电磁波发生器包括顺序连接的高频振荡器、倍频器、功率放大器和环形天线；所述的电磁波检测器有两组，每组电磁波检测器包括与微处理器顺序相连接的解调电路、混频电路、放大器、锁相器和环形天线，混频电路还连接有倍频器，倍频器上连接有高频振荡器；所述煤尘浓度检测器包括与微处理器顺序连接的光电信号放大器，光电信号放大器上连接有光电管和红外管，所述光电管和红外管分别设在煤尘检测腔的两侧。

所述混频电路采用型号为MBA-16的集成电路，解调电路采用型号为ATR0797的集成电路，产生煤尘吸收的特征频率电磁波，频率为3.26GHz。

使用上所述装置的基于电磁波的煤尘检测方法：将纯度为100%的干燥煤粉作为煤样，封闭在密闭的非金属容器中，通过电磁波发生器向设置在煤尘检测腔中的环境煤尘和标准煤样发射可以测量煤尘中碳成分吸收频率的电磁波信号，电磁波穿过煤尘检测腔由两个电磁波检测器接收，两个电磁波检测器将接收到的电磁波信号发送给微处理器处理；通过煤尘浓度检测器采集煤尘检测腔内的煤尘浓度，并将煤尘浓度信息发送给微处理器，微处理器通过公式：

x=1-Ck2·k3·B·D]]>

式中：B=k₁·A

得出被测煤尘x的数值，既环境中煤尘含碳的百分比参数，公式中:k₁为通过标准煤样的电磁波被煤吸收而衰减的系数，k₂为煤吸收电磁波衰减系数与煤尘浓度的相关系数,k₃为煤吸收电磁波衰减系数与其纯度的相关系数,D为被测煤尘检测腔2中的煤尘浓度，B和C分别为透过标准煤样和煤尘的电磁波强度；

微处理器计算出被测煤尘的数值之后，将被测煤尘的数值在显示器中显示出来并存储在存储电路里，微处理器通过通信电路将被测煤尘的数值发送给控制主机。

有益效果，由于采用了上述方案，由电磁波发生器产生煤尘中碳成分吸收频率的电磁波信号，分别通过煤尘检测腔中的环境煤尘和标准煤样，通过不同成分的煤样和煤尘对电磁波的吸收，使得接收的电磁波信号幅度产生差异，同时为了消除由于煤尘浓度对电磁波吸收的影响，将煤尘浓度检测信号进行对比处理，最终获得环境中煤尘含碳的百分比参数，进而获得煤尘的灰分参数。可以很方便地实时监测煤尘的灰分参数，对判断环境煤尘爆炸的危险性提供重要的依据。其优点：

本发明解决了目前煤尘灰分参数的实时检测问题，可以通过矿井监测系统实时监测环境煤尘的参数，对煤尘爆炸的危险性进行判断和预警，避免爆炸事故的发生，保障煤矿的安全生产。其结构简单，使用方便，效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的原理结构图；

图2是本发明的电磁波发生器的结构框图；