专利名称：用于锅炉飞灰含碳量检测的微波谐振腔传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矩形微波谐振腔传感器，属于微波传感和微波测量技术领域，本传感器和相应的测量电路联合使用，可用于对燃煤锅炉飞灰含碳量的静态或实时在线测量。
电站锅炉飞灰含碳量是反映燃煤电厂锅炉燃烧效率的重要指标，目前测量飞灰含碳量的手段，国内电厂普遍采用人工收集灰样，实验室化学灼烧失重法，由于采集的数据量小，分析周期长，难以及时反映锅炉燃烧工况，因而对电厂的实时指导锅炉燃烧没有太大的意义。
国内已有的WCT-2,WCT-3型微波测碳仪，是根据飞灰中碳的颗粒对微波能量吸收较大这一特性而设计的，其传感器是采用一对传输式喇叭天线与石英管配套的结构，石英管用来收集锅炉飞灰灰样，通过检测石英管中飞灰对微波功率的衰减量来获得含碳量数值。但在实际应用中，该装置存在测量灵敏度不高，石英管测量管路容易堵灰，运行维护困难，不能实现长期实时检测等缺点。
本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种检测灵敏度高，无须维护，可实现长期实时检测的用于锅炉飞灰含碳量检测的微波谐振腔传感器。
本实用新型的技术解决方案一种用于锅炉飞灰含碳量检测的微波谐振腔传感器，其特征在于它由中段空心腔体和两端的一对波导同轴转换器组成，两波导同轴转换器与中段空心腔体的两端口密封连接为一体，且在连接处均设有膜片，在中段空心腔体上设有穿过其内腔且两端头位于中段空心腔体外的灰样管，该灰样管用于装入测试灰样。
本实用新型具有下述优点(1)在微波谐振腔腔体的电场最强处放置飞灰灰样，检测灵敏度高。
(2)收集的飞灰灰样装于灰样管中，不会对微波测量系统产生污染。
(3)灰样管的尺寸较小，可以降低对收集灰样量的要求，提高测量的实时性能。
(4)灰样管由低损耗的材料制成，可以减小微波谐振腔的插入损耗。
(5)工作稳定性高，无须维护，能实现长期实时检测。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。


图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型使用时的连接示意图。
如图1，本实用新型由中段空心腔体1和两端的一对波导同轴转换器2组成，两波导同轴转换器2与中段空心腔体1的两端口密封连接为一体，且在连接处均设有膜片3，在中段空心腔体1上设有穿过其内腔且两端头位于中段空心腔体1外的灰样管4，该灰样管4用于装入测试灰样。
本实用新型中，一对波导同轴转换器2均可由一端开口的空腔体5及微波探针(或耦合环)6构成，该两空腔体5上分别设有微波输入口7和微波输出口8，两微波探针6就分别设置在微波输入、输出口7、8上，两空腔体5的直径应与中段空心腔体1的直径相吻合，其各自的开口端分别通过法兰9与中段空心腔体1的两端口密封连接，两膜片3分别夹固在两端的连接法兰9之间。
本实用新型中，灰样管4的大小根据所用测试频率的不同来确定，它应设置在中段空心腔体1的正中位置，相应地在中段空心腔体1正中位置的外壁上开有一对与灰样管4直径相吻合的同心通孔，灰样管穿过该同心通孔后，其穿出部分通过锁紧螺母10紧固在中段空心腔体1的外壁上。
本实用新型的中段空心腔体1是一个由铜或锡等金属材料制成的，矩形的，两侧端壁敞开不密封，谐振频率在S波段(1.55-5 20GHZ)范围内的微波谐振腔，腔体1外壁尺寸长、宽、高分别为80-100mm,58-70mm,28-45mm，腔体1壁厚为1-2mm。在腔体1的两个宽面中间开有一对直径为5-10mm的同心圆孔，在圆孔的上面各焊接有一个收口螺纹座11，在收口螺纹座11上各有一个锁紧螺母10，灰样管4是由聚四氟乙烯或石英等耐高温的介电常数小的非金属材料制成的，圆管形的，内外直径分别为4-8mm和6-10mm的直管，其长度大于中段空心腔体1的高度20mm，灰样管4插在腔体1的收口螺纹座11内，两端露出腔体1，在腔体1的两侧端壁上各焊接有一个矩形的连接法兰9，法兰9是由铜等金属材料制成的，中间开有矩形孔，孔的长宽尺寸和腔体1内壁相同，发兰9的长、宽、高尺寸分别为90-120mm,60-80mm,2-8mm，在发兰9的四周均匀布有若干个连接孔，膜片3是由铜等金属材料制成的，矩形的，外形尺寸及四周连接孔和法兰盘9相同，厚度为0.2-2mm，在膜片3的中间有一个腰形孔，其长和宽尺寸分别为20-40mm,5-10mm，在腔体1的两端各有一个波导同油转换器2，波导同轴转换器2由法兰盘和一端封闭一端开口的矩形空腔体5构成，其中法兰盘形状尺寸同法兰9一样，开日尺寸同腔体1，开口端连接法兰盘，在矩形空腔体5的一个宽面装有微波探针6，其中一个波导同轴转换器2上的探针6连接微波输入口7，另一个波导同轴转换器2上的探针6连接微波输出口8，微波输入口7和微波输出口8的接口为L16或SMA等形式。
本实用新型的具体连接如图2，当用于静态测量时，将收集的灰样装入灰样管4，由微波扫频信号源12送出扫频信号，经过隔离器13的信号隔离，再由衰减器14对微波信号功率进行适当衰减，通过同轴连接器15和波导同轴转换器2上的微波输入口7相连，在微波输出口8上连接检波器16，检测的微波信号送到后续的信号处理单元17进行含碳量数据的处理。根据使用情况的差异，隔离器13和衰减器14可以只用其中的一个。
当用于实时在线测量时，由取样器18收集下来的灰样落入灰样管4中，当装置检测到收集的灰样满足测量条件时，装置开始含碳量测量，测量过的飞灰由气源提供的压缩空气吹出灰样管4，然后进行下一次测量收灰。
权利要求1.一种用于锅炉飞灰含碳量检测的微波谐振腔传感器，其特征在于它由中段空心腔体和两端的一对波导同轴转换器组成，两波导同轴转换器与中段空心腔体的两端口密封连接为一体，且在连接处均设有膜片，在中段空心腔体上设有穿过其内腔且两端头位于中段空心腔体外的灰样管，该灰样管用于装入测试灰样。
2.根据权利要求1所述的用于锅炉飞灰含碳量检测的微波谐振腔传感器，其特征在于所述一对波导同轴转换器均可由一端开口的空腔体及微波探针或耦合环构成，该两空腔体上分别设有微波输入口和微波输出口，两微波探针就分别设置在微波输入、输出口上，两空腔体的直径应与中段空心腔体的直径相吻合，其各自的开口端分别通过法兰与中段空心腔体的两端口密封连接，两膜片分别夹固在两端的连接法兰之间。
3.根据权利要求1所述的用于锅炉飞灰含碳量检测的微波谐振腔传感器，其特征在于所述灰样管的大小根据所用测试频率的不同来确定，它应设置在中段空心腔体的正中位置，相应地在中段空心腔体正中位置的外壁上开有一对与灰样管直径相吻合的同心通孔，灰样管穿过该同心通孔后，其穿出部分通过锁紧螺母紧固在中段空心腔体的外壁上。
专利摘要本实用新型涉及一种用于锅炉飞灰含碳量检测的矩形微波谐振腔传感器,它由中段空心腔体和两端的一对波导同轴转换器组成,两波导同轴转换器与中段空心腔体的两端口密封连接为一体,且在连接处均设有膜片,在中段空心腔体上设有穿过其内腔且两端头位于中段空心腔体外的灰样管,该灰样管用于装入测试灰样。本实用新型和相应的测量电路联合使用,可用于对燃煤锅炉飞灰含碳量进行静态或实时在线测量,其检测灵敏度高,无须维护,稳定性好。
文档编号G01N22/00GK2456159SQ0024053
公开日2001年10月24日 申请日期2000年10月8日 优先权日2000年10月8日
发明者陆厚平, 梅义忠, 高庆丰 申请人:南京大陆中电科技股份有限公司