一種化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術屬于氣固多相流參數檢測的技術領域，尤其涉及一種化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法。該檢測裝置包括：激勵線圈、巨磁電阻檢測陣列、線圈激勵模塊、信號調理模塊、微處理器和計算機；巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻傳感器組成，巨磁電阻傳感器與信號調理模塊連接；微處理器與信號調理模塊、線圈激勵模塊和計算機連接；線圈激勵模塊還與激勵線圈連接。該檢測裝置及方法結構簡單，成本低，靈敏度高，非侵入，可實現(xiàn)化學鏈燃燒過程金屬載氧體濃度分布和速度分布的實時檢測；可實現(xiàn)混合顆粒中金屬載氧體流動參數的測量。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于氣固多相流參數檢測的
，尤其涉及一種化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法。
技術介紹
在我國目前的電力生產技術中，煤炭作為一種固體燃料，仍占據著主導地位，同時也是溫室氣體CO2和有害氣體NOx排放的主要來源?；瘜W鏈燃燒技術是在煤的燃燒過程中，利用金屬氧化物等載氧體代替空氣，與煤在燃料反應器中發(fā)生氧化還原反應，使燃料煤不與空氣發(fā)生直接接觸，可以提高煤的燃燒效率，減少溫室氣體CO2和有害氣體NOx的排放量，進而降低溫室效應和環(huán)境污染。因此，對化學鏈燃燒過程中載氧體的檢測是提高化學鏈燃燒效率的重要部分。傳統(tǒng)的金屬載氧體測量方法存在靈敏度低、檢測范圍窄、抗干擾能力差的缺陷，且測量裝置價格昂貴，急需對金屬載氧體測量的方法和裝置進行改進。
技術實現(xiàn)思路
針對上述問題，本專利技術提出了一種化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置，所述檢測裝置包括：激勵線圈、巨磁電阻檢測陣列、線圈激勵模塊、信號調理模塊、微處理器和計算機；所述巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻傳感器組成，所述巨磁電阻傳感器與所述信號調理模塊連接；所述微處理器與所述信號調理模塊、所述線圈激勵模塊和所述計算機連接；所述線圈激勵模塊還與所述激勵線圈連接。所述激勵線圈有兩組，由金屬導線纏繞而成，兩組所述激勵線圈的間距與所述激勵線圈的半徑相同。每組所述巨磁電阻檢測陣列中所述巨磁電阻傳感器的數量和布置方式根據測量精度的要求進行調整；且上下游巨磁電阻檢測陣列的間距為10～30mm。一種采用上述裝置的化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測方法，所述方法包括如下步驟：S1，利用巨磁電阻檢測陣列檢測測量區(qū)域內金屬載氧體的電導率或磁導率分布的變化造成的磁場改變，得到巨磁電阻傳感器輸出信號；S2，由信號調理模塊中的儀表放大器將所述輸出信號放大，并由信號調理模塊對所述輸出信號進行濾波，得到信號調理模塊輸出信號；S3，微處理器提取所述信號調理模塊輸出信號的特征參數，根據所述特征參數計算化學鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布和速度分布，并將所述濃度分布和所述速度分布送到計算機進行顯示。所述方法還包括：線圈激勵模塊根據微處理器的指令產生線圈激勵信號，使所述激勵線圈之間產生均勻分布的磁場，從而使巨磁電阻傳感器工作在線性區(qū)。使用所述檢測方法測量混合顆粒中金屬載氧體流動參數。本專利技術的有益效果在于：提供了一種基于巨磁電阻的化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法；該檢測裝置結構簡單，成本低，靈敏度高，非侵入，可實現(xiàn)化學鏈燃燒過程金屬載氧體濃度分布和速度分布的實時檢測；可實現(xiàn)混合顆粒中金屬載氧體流動參數的測量，為進一步改進化學鏈燃燒過程的裝置設計和運行參數提供依據。附圖說明圖1為基于巨磁電阻的化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置結構示意圖；圖2為巨磁電阻檢測陣列截面示意圖；圖3為磁場偏置后的傳感器輸出特性曲線圖。具體實施方式下面結合附圖，對實施例作詳細說明。實施例一：本專利技術的目的是提供一種基于巨磁電阻的化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法，可實現(xiàn)化學鏈燃燒過程混合顆粒中金屬載氧體濃度分布和速度分布的實時檢測。具體的技術方案是：所述檢測裝置由激勵線圈、巨磁電阻檢測陣列、線圈激勵模塊、信號調理模塊、微處理器和計算機組成。所述激勵線圈由金屬導線纏繞而成，兩組線圈的間距與線圈的半徑相同。所述線圈激勵模塊根據微處理器的指令產生線圈激勵信號，使激勵線圈之間產生均勻分布的磁場，并且產生的恒定磁場分量使巨磁電阻傳感器工作在線性區(qū)。所述巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻組成。所述每組巨磁電阻檢測陣列中巨磁電阻的數量和布置方式可以根據測量精度的要求進行調整，并且上下游巨磁電阻檢測陣列的間距應控制在10mm到30mm之間。所述信號調理模塊利用儀表放大器將巨磁電阻輸出的信號進一步放大，并對信號進行濾波。所述微處理器根據巨磁電阻檢測陣列所得電壓信號計算化學鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布和速度分布，并送到計算機顯示。所述檢測方法根據電磁感應原理，當金屬載氧體經過由激勵線圈產生的均勻磁場時，由于測量區(qū)域內電導率或磁導率分布的變化會造成磁場的改變，利用巨磁電阻檢測陣列測量這種磁場的變化。根據巨磁電阻檢測陣列所得電壓信號的特征參數可以計算化學鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布，并且通過對上下游傳感器所得電壓信號進行互相關計算得出金屬載氧體的速度分布。由于金屬載氧體與固體燃料在電導率或磁導率特性上的差異，所述檢測方法可以實現(xiàn)混合顆粒中金屬載氧體流動參數的測量。由于金屬載氧體的電導率和磁導率與固體燃料不同，并且有些金屬載氧體還具有一定的磁性，因此對金屬載氧體的檢測可以采用電磁場參數。與其它的檢測方法相比，基于巨磁電阻效應的檢測方法價格更低，靈敏度更高，檢測范圍更寬，且線性度好，抗干擾能力強。上述實施例提出了一種基于巨磁電阻的化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法，該檢測裝置及方法結構簡單，成本低，非侵入，靈敏度高，可實現(xiàn)化學鏈燃燒過程混合顆粒中金屬載氧體濃度分布和速度分布的實時檢測，為進一步改進化學鏈燃燒過程的裝置設計和運行參數提供依據。實施例二：提供一種基于巨磁電阻的化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置及方法，可實現(xiàn)化學鏈燃燒過程混合顆粒中金屬載氧體濃度分布和速度分布的實時檢測。下面結合附圖及實施案例對本專利技術作進一步說明：基于巨磁電阻的化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置結構示意圖如圖1所示，圖1中各標記定義如下：1.金屬載氧體；2.巨磁電阻傳感器；3.激勵線圈；4.線圈激勵模塊；5.信號調理模塊；6.微處理器；7.計算機。所述的巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻傳感器2組成，巨磁電阻傳感器檢測到的信號通過信號調理模塊5放大和濾波，并利用微處理器6根據檢測陣列所得電壓信號的特征參數計算化學鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布和速度分布。本實施例中，上下游巨磁電阻檢測陣列的間距為20mm，每組巨磁電阻檢測陣列由四個巨磁電阻傳感器2，在管道四周均勻分布組成，巨磁電阻檢測陣列截面示意圖如圖2所示，8為儀表放大器，6為微處理器。每個巨磁電阻傳感器2對應一個信號調理模塊，信號調理模塊利用儀表放大器8將巨磁電阻輸出的信號進一步放大，并對信號進行濾波。激勵線圈3由金屬導線纏繞而成，兩組線圈的間距與線圈的半徑相同。線圈激勵模塊4根據微處理器6的指令產生帶有直流分量的正弦激勵信號，使激勵線圈之間產生均勻分布的磁場，并且產生的恒定磁場分量使巨磁電阻傳感器2工作在線性區(qū)。磁場偏置后的巨磁電阻傳感器輸出特性曲線如圖3所示。根據電磁感應原理，當金屬載氧體經過由激勵線圈產生的均勻磁場時，由于測量區(qū)域內電導率或磁導率分布的變化會造成磁場的改變，利用巨磁電阻檢測陣列測量這種磁場的變化。根據巨磁電阻檢測陣列所得電壓信號的特征參數可以計算化學鏈燃燒過程金屬載氧體的濃度分布，并且通過對上下游傳感器所得電壓信號進行互相關計算得出金屬載氧體的速度分布。由于金屬載氧體與固體燃料在電導率或磁導率特性上的差異，所述檢測方法可以實現(xiàn)混合顆粒中金屬載氧體流動參數的測量。此實施例僅為本專利技術較佳的具體實施方式，但本專利技術的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
的技術人員在本專利技術揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括：激勵線圈、巨磁電阻檢測陣列、線圈激勵模塊、信號調理模塊、微處理器和計算機；所述巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻傳感器組成，所述巨磁電阻傳感器與所述信號調理模塊連接；所述微處理器與所述信號調理模塊、所述線圈激勵模塊和所述計算機連接；所述線圈激勵模塊還與所述激勵線圈連接。

【技術特征摘要】
1.一種化學鏈燃燒過程金屬載氧體檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括：激勵線圈、巨磁電阻檢測陣列、線圈激勵模塊、信號調理模塊、微處理器和計算機；所述巨磁電阻檢測陣列由上下游兩組排列在測量區(qū)域四周的巨磁電阻傳感器組成，所述巨磁電阻傳感器與所述信號調理模塊連接；所述微處理器與所述信號調理模塊、所述線圈激勵模塊和所述計算機連接；所述線圈激勵模塊還與所述激勵線圈連接。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激勵線圈有兩組，由金屬導線纏繞而成，兩組所述激勵線圈的間距與所述激勵線圈的半徑相同。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，每組所述巨磁電阻檢測陣列中所述巨磁電阻傳感器的數量和布置方式根據測量精度的要求進行調整；且上下游巨磁電阻檢測陣列的間距為10～30mm。4.一種采用權利要求1～3任一項所述裝置的化學鏈燃燒過程金屬載氧體...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張文彪，閆勇，何宇婷，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11