[发明专利]基于二阶EP点进行煤矸混合比例监测的无源无线传感器

说明书

本发明公开基于二阶EP点进行煤矸混合比例监测的无源无线传感器，包括：四个线圈、平行板电容器与矢量网络分析仪；所述平行板电容器用于根据不同比例的煤矸混合样品产生变化电容数据；所述四个线圈用于根据所述变化电容数据产生电感数据；所述矢量网络分析仪用于根据所述电感获得反射光谱，基于所述反射光谱获得二阶EP点，基于所述二阶EP点进行煤矸混合比例监测。通过本发明提出的基于二阶EP点进行煤矸混合比例监测的无源无线传感器在煤矸混合比例监测方面灵敏度更高，更具优势。

技术领域

本发明属于无源无线传感器技术领域，尤其涉及基于二阶EP点进行煤矸混合比例监测的无源无线传感器。

背景技术

煤炭作为当代世界最主要的能源和最重要的工业原料之一，大多使用综放机械化放顶煤开采技术进行开采，虽然具有高产、高效及低耗的特点，但是顶煤放落大多依靠人工目测来进行控制。由于采煤工作面灰尘大，一方面带来现场操作工人安全问题，另一方面人工很难准确判断顶煤放落速度，不可避免的导致放落煤过程中的过放和欠放状况，前者会造成煤质下降，后者将导致回收率降低。因此，对放落煤过程中煤和煤矸的混合度实时动态监测不仅是提高煤炭质量的关键技术，而且对关闭放落煤口的时间控制具有重要意义。

无线传感器(Wireless Sensors，WS)可用于在有线连接无法实现的恶劣或封闭环境中进行非接触式连续工作。自1967年Collins首次使用微型螺旋电感(L)和压敏电容(C)实现可植入式的眼压传感器开始，基于LC共振的无源无线传感器在过去几十年中经历了快速的发展，已经在工业(轮胎压力监测、射频识别)和医疗(骨骼愈合检测、生理监测)上得到了广泛的应用。通常，这些无源LC传感器的工作机制伴随着共振频率的偏移，即待测量(压力、应力、温度、湿度等)的变化引起电容或电感元件的失谐。然而，当待测量变化量较小时，共振频率的偏移也较小。因此，需要从较小变化量中提供一种增大共振频率偏移量的策略，从而提高传感器的灵敏度。

发明内容

本发明为解决上述问题。提出一种基于二阶EP点进行煤矸混合比例监测的无源无线传感器，基于实现满足二阶EP点的条件，提高无源无线传感器的灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供了基于二阶EP点进行煤矸混合比例监测的无源无线传感器，包括：四个线圈、平行板电容器与矢量网络分析仪；

所述平行板电容器用于根据不同比例的煤矸混合样品产生变化电容数据；

所述四个线圈用于根据所述变化电容数据产生电感数据；

所述矢量网络分析仪用于根据所述电感数据获得反射光谱，基于所述反射光谱获得二阶EP点，基于所述二阶EP点进行煤矸混合比例监测。

可选地，所述四个线圈为同一轴心放置；

所述四个线圈依次为：负载线圈、接收线圈、发射线圈与激励线圈；

所述发射线圈与接收线圈为两个相同的谐振线圈；

所述负载线圈与激励线圈为两个相同的非谐振线圈。

可选地，所述发射线圈与接收线圈均为三匝螺旋式结构，环内径均为136mm，环间距均为10mm；

所述负载线圈与激励线圈环直径均为150mm。

可选地，所述发射线圈与接收线圈均加载可调电容装置，用于调节谐振频率。

可选地，所述平行板电容器包括两个铝极板，所述两个铝极板相距50mm，所述两个铝极板之间用于放入不同比例的的煤矸混合样品；

所述两个铝极板的厚度、长度和高度相同，分别为1mm、100mm和40mm；

所述平行板电容器与所述发射线圈串联，组成一个LC共振系统。

可选地，所述矢量网络分析仪包括第一端口与第二端口；