[发明专利]一种螺旋输送管内粉体流型检测装置及压缩感知流型辨识方法

权利要求书

1.一种螺旋输送管内粉体流型检测装置，包括检测传感器、信号采集及处理单元（2）和上位机（3）；其特征在于：所述检测传感器由前端屏蔽电极阵列（121）、检测电极阵列（122）、末端屏蔽电极阵列（123）、圆柱绝缘管道（13）和屏蔽罩（11）组成；前端屏蔽电极阵列（121）、检测电极阵列（122）和末端屏蔽电极阵列（123）粘贴于圆柱绝缘管道（13）上，检测电极阵列（122）通过同轴电缆与信号采集及处理单元（2）连接，屏蔽罩（11）装置在所述圆柱绝缘管道（13）的外壁上，前端屏蔽电极阵列（121）、检测电极阵列（122）以及末端屏蔽电极阵列（123）包裹在所述屏蔽罩（11）内；前端屏蔽电极阵列（121）、末端屏蔽电极阵列（123）和屏蔽罩（11）皆由同轴电缆连接以实现电气接地；信号采集及处理单元（2）用于控制检测电极阵列各个极板的状态，测量电极对间的电容，通过通用异步串口与上位机（3）通讯；上位机（3）用于启动或停止数据的测量，获取电容值，并对数据进行处理和分析，显示流型辨识的结果。

2.根据权利要求1所述的螺旋输送管内粉体流型检测装置，其特征在于圆柱绝缘管道（13）的两端带有法兰（131），圆柱绝缘管道（13）通过法兰（131）与支撑板（133）连接，屏蔽罩（11）的两端带有翻边（111），翻边（111）上带有通孔，圆柱绝缘管道（13）外壁的对应位置开有螺纹孔，通过螺纹（16）将屏蔽罩安装到圆柱绝缘管（13）上。圆柱绝缘管道（13）的外壁粘贴有检测电极阵列（122），检测管道内粉体信息；所述检测电极阵列（122）的前方、于螺旋管外壁上安装有前端屏蔽电极阵列（121），所述检测电极阵列（122）的后方、于螺旋管外壁上安装有末端屏蔽电极阵列（123），以减小边缘效应。

3.根据权利要求2所述的螺旋输送管内粉体流型检测装置，其特征在于所述前端屏蔽电极阵列（121）由八个结构相同的螺旋极片组成，其轴向长度为圆柱绝缘管道（13）外径的0.3倍，螺距为圆柱绝缘管道（13）外径的1.25倍，按相同方向从圆柱绝缘管道（13）外部的一端旋向圆柱绝缘管道（13）外部的另一端，旋转角度为90°，螺旋电极的张角是40°，螺旋电极间的间隔角是5°，螺旋极片轴向位置处于绝缘管中心部位，采用1mm厚的铜箔。

4.根据权利要求2所述螺旋输送管内粉体流型检测装置，其特征在于所述的检测电极阵列（122），紧随前端屏蔽电极阵列（121），与前端屏蔽电极阵列（121）的轴向距离是0.15倍的圆柱绝缘管道（13）外径，由八个结构相同的螺旋极片组成，所有电极按相同方向从绝缘管道外部的一端旋向圆柱绝缘管道（13）外部的另一端，旋转角度为360°，螺旋电极的张角是40°，螺旋电极间的间隔角是5°，螺旋极片轴向位置处于绝缘管中心部位，检测电极轴向长度为圆柱绝缘管道（13）的1.25倍，螺距为圆柱绝缘管道（13）外径的1.25倍，采用1mm厚的铜箔。

5.根据权利要求2所述的螺旋输送管内粉体流型检测装置，其特征在于所述末端屏蔽电极阵列（123）紧随检测电极阵列（122），与检测电极阵列（122）的轴向距离是0.15倍的圆柱绝缘管道（13）外径，由八个结构相同的螺旋极片组成，所有电极按相同方向从圆柱绝缘管道（13）外部的一端旋向圆柱绝缘管道（13）外部的另一端，旋转角度为90°，螺旋电极的张角是40°，螺旋电极间的间隔角是5°，末端屏蔽电极轴向长度为0.3倍的绝缘管道外径，螺距为圆柱绝缘管道（13）外径的1.25倍，采用1mm厚的铜箔。

6.根据权利要求2所述的螺旋输送管内粉体流型检测装置，其特征在于所述圆柱绝缘管道（13）采用有机玻璃作为制作材料，其内径为40mm，外径为50mm。

7.根据权利要求2所述的螺旋输送管内粉体流型检测装置，其特征在于所述屏蔽罩（11）轴向长度是圆柱绝缘管道（13）外径的2.5倍，屏蔽罩（11）的外径为60mm，采用1mm厚的铜箔。

8.根据权利要求1所述的螺旋输送管内粉体流型检测装置，其特征在于所述信号采集及处理单元（2）由电源模块、电极切换模块、单片机控制单元、信号测量及处理模块、电平转换模块组成，所述信号测量及处理模块选用通用微小电容读取芯片。