粉體濃度檢測方法及其應用研究.pdf

1、在化工、食品加工、工業(yè)礦物、農用物料等工農業(yè)生產過程中大量存在著粉體的流動，目前人們對粉體流動機理的認識還相當欠缺，大多數(shù)通過經驗和假設對粉體流動過程進行設計和控制。粉體濃度、分相流量、流型是粉體流動檢測中常用的參數(shù)。其中，粉體濃度的獲取對工業(yè)系統(tǒng)的工藝設計、運行狀況監(jiān)控、生產過程的計量有重要意義。尤其在粉體的螺旋加料過程中，粉體濃度對于定量加料是個非常重要的影響因素。準確檢測粉體濃度能有效提高定量生產效率，節(jié)約能源，有利于對加料情況的

2、監(jiān)控。
　　本文針對螺旋加料管體內粉體濃度的檢測要求，研究基于電容法的粉體濃度檢測方法，開展螺旋加料管體內粉體濃度檢測應用試驗研究，以實現(xiàn)低成本、結構簡單、安裝方便的螺旋加料管體內粉體濃度檢測。具體工作如下:
　　首先，綜合分析現(xiàn)有的粉體濃度檢測方法，深入分析電容法測量粉體濃度的原理及其特點，綜合比較幾種常見的電容傳感器，設計螺旋表面極板電容傳感器，并探討其電容的測量方法，選用MS3110芯片設計微弱電容檢測電路。
　

3、　其次，為了提高檢測場的靈敏度，減輕測量電路的設計難度，應用有限元分析軟件COMSOL Multiphysics3.5a對螺旋表面極板電容傳感器進行二維有限元仿真，結合單因素法以及正交試驗，分析檢測電極張角、被測管壁相對介電常數(shù)、屏蔽罩半徑等因素對傳感器輸出性能的影響，得到傳感器結構參數(shù)的較優(yōu)解，完善電容傳感器設計理論。
　　然后，依據優(yōu)化結果研制電容傳感器，以SPCE061A單片機為控制核心，構建螺旋加料管體內粉體濃度檢測系統(tǒng)，

4、硬件部分主要由電源轉換電路、電容傳感器、電容轉換模塊、控制單元、顯示模塊組成，在單片機的μ'nSP IDE2.0開發(fā)環(huán)境中開發(fā)其系統(tǒng)軟件，并進行軟硬件聯(lián)合調試，校準電容傳感器檢測電路的初始輸出。
　　最后，以直徑分別為3mm和5mm的玻璃散珠為填充物料，開展粉體濃度檢測性能試驗研究，對傳感器進行標定，結合標定結果對測量值進行線性補償。試驗得到:在直徑為3mm的玻璃散珠填充試驗中，傳感器線性度為±1.89％，粉體濃度測量相對誤差為4