[发明专利]基于静电感应的矩形管中粉体流流动参数检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于静电感应的矩形管中粉体流流动参数检测装置，其特征在于，由依次连接的矩形静电传感器阵列、信号调理处理单元、数据融合单元、输出显示单元组成；

所述矩形静电传感器阵列由安装在矩形管内壁或外壁的多个相互平行的电极环组成，各电极环由多个间隔分布的条形电极组成，且各条形电极之间彼此绝缘；

所述条形电极分为窄条形电极和宽条形电极；

所述信号调理处理单元视条形电极尺寸，分为窄条形电极信号调理处理单元和宽条形电极信号调理处理单元，分别与窄条形电极和宽条形电极连接；

所述窄条形电极信号调理处理单元和宽条形电极信号调理处理单元分别包含二次放大模块、低通滤波模块、多通道模拟量/数字量转换模块、信号处理模块；窄条形电极信号调理处理单元和宽条形电极信号调理处理单元彼此独立，分别实现窄条形电极、宽条形电极输出信号的进一步放大、滤波、模拟量/数字量转换与信号分析处理功能；

所述数据融合单元将窄条形电极信号调理处理单元和宽条形电极信号调理处理单元得到的数据进一步融合、平滑处理，得到矩形管内整体或局部粉体流的流速、浓度、体积流量、质量流量、流场分布的实时信息，送至输出显示单元进行显示，实现矩形管内整体或局部粉体流流速、浓度、体积流量、质量流量、流场分布参数的实时检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于静电感应的矩形管中粉体流流动参数检测装置，其特征在于，所述各条形电极由金属屏蔽层屏蔽，且条形电极与金属屏蔽层之间绝缘。

3.根据权利要求1所述的一种基于静电感应的矩形管中粉体流流动参数检测装置，其特征在于，所述矩形静电传感器阵列中至少包含2个相同结构尺寸的电极环；同一个电极环中各条形电极尺寸相同；同一个电极环在单面管壁上条形电极的个数至少为1。

4.根据权利要求1所述的一种基于静电感应的矩形管中粉体流流动参数检测装置，其特征在于，所述条形电极安装在矩形管内壁时，矩形静电传感器阵列由内到外依次是条形电极、预放单元、绝缘层，预放单元与屏蔽导线连接；

条形电极安装在矩形管外壁时，矩形静电传感器阵列由内到外依次是绝缘层、条形电极、预放单元，预放单元与屏蔽导线连接；由金属屏蔽层将矩形静电传感器阵列包覆，并在金属屏蔽层与矩形管外壁之间设置多个金属屏蔽片，用于屏蔽各条形电极间的干扰。

5.根据权利要求4所述的一种基于静电感应的矩形管中粉体流流动参数检测装置，其特征在于，所述预放单元由电流/电压转换模块和初步放大模块构成，并与条形电极紧密连接，集成到矩形静电传感器阵列中，对条形电极输出的感应电荷进行电流/电压转换和初步放大，以减少信号衰减和增强信号抗干扰能力。

6.根据权利要求1所述的一种基于静电感应的矩形管中粉体流流动参数检测装置，其特征在于，所述窄条形电极信号调理处理单元、宽条形电极信号调理处理单元、数据融合单元均设置在屏蔽罩内，并设置在靠近矩形静电传感器阵列的位置，以减少信号损失，降低噪声干扰。

7.一种基于权利要求1所述检测装置的检测方法，其特征在于，基于静电感应原理，当带电颗粒流经矩形静电传感器阵列中的条形电极时，条形电极上感应出与电极结构、颗粒流动状态相关的感应电荷信号，经与条形电极对应的信号调理处理单元放大、滤波、分析处理，再经数据融合单元融合后，得到整体或局部粉体流实时的流动参数，送至输出显示单元显示；

通过对矩形静电传感器阵列中单个条形电极输出的感应电荷信号幅值取均方值分析处理，可以确定该条形电极处局部粉体流的相对浓度；通过研究管道轴向相邻的两条或多条相同尺寸的条形电极输出的感应电荷信号，采用互相关算法，可以确定该条形电极处局部粉体流的流速信息；综合研究不同尺寸、不同位置的条形电极输出的感应电荷信号，进行数据融合，可实现矩形管内整体或局部粉体流流速、浓度、体积流量、质量流量、流场分布参数的实时检测。