[发明专利]一种基于介质损耗角正切值对微塑料进行检测识别的装置

权利要求书

1.一种基于介质损耗角正切值对微塑料进行检测识别的装置，其特征在于：该装置包括输入电源、加料器、试样电路、标准电路、数据采集存储模块和数据处理模块；所述输入电源的输出端分别与所述试样电路一端和标准电路一端连接，位于所述试样电路的上方设置有所述加料器；所述试样电路另一端和标准电路另一端均连接至所述数据采集存储模块输入端，且所述试样电路另一端和标准电路另一端均接地；所述数据采集存储模块输出端与所述数据处理模块连接；由所述数据采集存储模块检测所述试样电路和标准电路上的电压和电流值传输至所述数据处理模块，并进行存储；所述数据处理模块对接收到的数据进行信号转换，并处理得到被测微塑料的介质损耗角正切值，实现对微塑料的识别检测。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述试样电路和标准电路均包括由两极板构成的电容器和电阻；所述电容器中的一极板与所述电源输出端连接，另一极板与所述电阻一端连接；所述电阻另一端与所述数据采集存储模块连接，并接地。

3.如权利要求2所述装置，其特征在于：所述试样电路中，所述加料器位于两极板之间正上方，所述加料器通过现有控制设备控制其释放物料和加料频率，使单个物料依次进入所述试样电路中的两极板之间；所述数据采集存储模块和数据处理模块采集存储加在单个物料上的电压信号和通过微塑料的电流信号，然后对电压、电流数据进行处理，计算出待测微塑料颗粒的介质损耗角正切值，通过与现有历史实验数据对比，确定微塑料颗粒的种类和数量。

4.如权利要求3所述装置，其特征在于：所述数据采集存储模块包括电流表、电压表和存储器；所述数据处理模块包括现有前置处理电路和数据处理器，所述数据处理器采用计算机或单片机。

5.如权利要求4所述装置，其特征在于：所述待测微塑料颗粒的介质损耗角正切值计算方法为：通过电流表和电压表获得被测微塑料颗粒的电压信号U和电流信号I，经前置预处理电路转化后送至数据处理器，然后通过数据处理器得到电流电压之间的相位差△Φ，从而得到tanδ的测量值：

式中，δ为介质损耗角；a_i1为第1次电流信号谐波分量的余弦部幅值，a_u1为第1次电压信号谐波分量的余弦部幅值；b_u1为第1次电压信号谐波的正弦部幅值，b_i1为第1次电流信号谐波的正弦部幅值。

6.如权利要求5所述装置，其特征在于：所述a_i1，a_u1，b_i1，b_u1分别由下式得到：

假如在一个基波周期T内，取采样间隔为：

对电流和电压采样，一周期得到一组离散的采集值f(t_k)，k＝0，1，2……N-1，则a_i1，a_u1，b_i1，b_u1分别为：

式中，f₀为基波频率，N表示采样次数，U(k)表示第k次采样的电压，I(k)表示第k次采样的电流。