[实用新型]基于弦振动的煤仓料位检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及物料高度检测，具体为一种基于弦振动的煤仓料位检测系统。

背景技术

对于煤矿、洗煤厂、电厂等，煤仓的料位检测是煤炭存量、煤炭质量检测的重要指标，对料位的自动、连续监测是自动化程度提高的重要体现。因现场工况复杂、粉尘大、易粘易挂等特点，使得料位的精确、连续测量成为物位测量技术中的一大难点。目前煤仓料位的自动测量最常用的方式主要有重锤法、超声波测距法和激光测距法。其中，重锤法根据重锤下降距离折算料位高度，原理简单、可靠，能够避免粉尘、悬挂物的干扰，测量精度高，但其测量速度较慢，完成一次测量需重锤上下往复，不利于连续监测；超声波法测量一个超声波脉冲从发出到返回整个过程所用的时间，但由于煤仓中粉尘严重、受各种悬挂物的作用会产生虚假回波，影响测量结果，同时，超声波发散角大且功率有限，难以实现长距离测量，量程受限；激光法测量激光脉冲从发出到返回的时间，同样也会受煤仓中粉尘、各种悬挂物的作用产生虚假回波，同时，由于激光传播速度极快，所以传播时间小，对时间测量的相对误差偏大，另外对于煤仓，煤炭为黑色，对光波吸收作用很强，反射光强度很低，不利于测量。

发明内容

本实用新型为解决目前煤仓内部料位高度的检测存在测量速度慢以及测量结果不准确的技术问题，提供一种基于弦振动的煤仓料位检测系统。

本实用新型所述的基于弦振动的煤仓料位检测系统是采用以下技术方案实现的：一种基于弦振动的煤仓料位检测系统，包括垂直连接在用于盛放物料的筒仓内部顶端和底端之间的弦线、用于击弦的机械击弦装置、用于采集弦线振动频率的声波频谱仪以及计算机系统；所述计算机系统的信号输出端与机械击弦装置的信号输入端相连接；声波频谱仪的信号输出端与计算机系统的信号输入端相连接。

本系统基于弦振动理论，测量弦振动发出的声音频率，利用多项式拟合得到弦长和振动频率的定标模型，精确计算弦长，从而确定料位高度。整个测量过程包括击弦、声音频谱测量、数据分析处理。

采用本实用新型所述的基于弦振动的煤仓料位检测系统对煤仓料位进行检测的方法，包括以下步骤：

（a）、设筒仓高度为H，料位高度为h，弦长即弦线自由振动的长度为l，当仓内料位发生变化时，弦线自由振动的长度l发生变化；则弦长和料位高度关系为h=H-l；

（b）、料位定标

筒仓料位变化时，弦线自由振动的长度l也变化，同时料位变化也会使弦线的张力发生微小变化，弦线的振动频率f也会发生相应的变化；对此采用多项式拟合建立弦长l和频率f的数学模型，利用回归分析来得到定标模型；将弦长l和频率f的关系用高阶多项式表示如下：

l=a₀+a₁f + a₂f²+…+ a_nfⁿ

式中a₀、a₁、…，a_n分别为各阶回归系数，具体阶数n由用来定标的数据量来决定；在不同料位高度下，通过计算机系统控制电机带动联动杠杆击弦，并通过声波频谱仪采集弦线振动频率，进而测出料位高度分别为l₁、l₂、…、l_m时对应的弦线的振动频率f₁、f₂、…、f_m，其中，m>n，可得到回归方程：

数学模型建立以后，计算机系统在相应软件的支持下结合相关数据进行拟合，得到回归方程系数a₀、a₁、…，a_n的值，建立弦长l和频率f之间的定量关系；