[其他]微波测碳仪

说明书

本发明属于微波测量技术。它是利用飞灰中碳颗粒对微波能量吸收较大这一特性而设计的微波测碳仪。这种测碳仪用于测定大型工业锅炉飞灰中的含碳量。

在已有技术中，西安无线电一厂在1984年研制出了WCT-1型微波碳仪，参见图2，它由飞灰通路和测量信号通路交叉构成，两路的交叉单元是一个带有喇叭型发射天线（7）和接收天线（9）以及一个飞灰管道（8）的天线盒（12），发射天线（7）和接收天线（9）的喇叭口相对，飞灰管道（8）安装在两个喇叭中间。飞灰通过锅炉烟道特配的飞灰取样设备（29）进入天线盒中的飞灰管道（8），然后经锁气排灰机（15）排出以构成一个飞灰通路：测量信号通路是先由一个微波发生器（1）输出一个微波信号，经衰减器（32）、隔离器（3）到达天线盒（12），并由发射天线（7）辐射到天线盒空间，接收天线（9）接收到的信号经一个微波检波器（33）输出一个与飞灰管道中含碳量有关的电压值，经过一个减法器电路（34）将信号和一个基准电平进行减法运算后，在显示器（27）上显示。

上述仪器主要存在着以下几个问题：第一，微波发生器输出的信号功率不稳定，这是因为环境温度，电源电压和老化对微波发生器自身都有影响，如果上述因素有变化，它输出的信号功率也随之变化，采用现有的测量信号通路，信号功率的不稳定性必然要反映在测量值中，因此，它所造成的测量误差很大。第二，接收天线（9）接收到的信号与信号频率变化相关，这是因为天线盒四周的板壁对微波具有反射作用，致使在天线盒内形成了复杂的驻波场，当微波发生器的振荡频率变化时，天线盒内的驻波场的波腹，波节位置就发生剧烈变化，从而使进入接收天线内的微波能量也剧烈变化。这样，就导致了下列情况的发生：在飞灰管道（8）中含碳量一定的情况下，微波检波器输出的电压随着信号频率的改变，变化极为急聚，而且各个不同的含碳量所对应的电压与频率的关系曲线变化规律都不一样，它们纵横交错，要寻找一个电压与含碳量对应较好的工作频带，是一件不容易的事，因此，仪器的静态调试需要花费大量的时间和精力。当仪器的静态调试完成后，它能正常工作的频率分布在几个狭窄的频带里，在这样窄的工作频带里，由于曲线变化很徒，如果产生信号频率漂移，会导致微波检波器输出电压相当可观的变化，而信号频率因环境温度和电源电压等因素的影响都会发生漂移，因此频率漂移带来的测量误差难以估量。另外，现有的微波检波器是可调谐的窄带检波器，用这种窄带检波器去捕捉信号频率带有一定的盲目性，给调机带来困难，如果发生信号频率漂移，又得重新寻找信号，使得仪器的稳定性大大降低。第三，仪器的动态定标精度比较差，它所采用的定标方法是：某一时刻在显示器上读一个电压值，然后再取出对应这一时刻飞灰管道中的飞灰，测出含碳量，最后绘出不同电压值与飞灰含碳量的关系曲线，它的问题是飞灰通过飞灰管道（8）时，它的含碳量分布是随机变化的，在飞灰通过飞灰管道的这段时间里，所显示的电压值是与飞灰管道中飞灰含碳量分布相关的函数，因此，取这段时间内随机变化电压的某一值，显然是很不精确的，并且从理论上讲这个电压值与飞灰管道中飞灰的平均含碳量未必相对应。另外，取灰的启始和终止时刻均用秒表计时，即不方便又存在误差。

由于以上问题的存在，使得仪器的测量误差大、调试和维修困难、动态定标曲线精度差，难以推广应用。

本发明的目的是针对上述存在的问题，主要对仪器的测量信号通路进行改进，除消由于微波发生器的输出功率和振荡频率的不稳定所导致的测量误差，简化仪器的调试过程，提高动态定标曲线的精度，使它趋于完善。