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专利名称：铁精粉磁性铁含量传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种快速测量铁精粉磁性铁含量的传感器。
背景技术：
铁精粉的质量好坏直接关系到钢铁的生产成本以及产品质量，其铁含量高低是重 要的冶炼技术指标，故此对铁精粉含铁量的精确快速分析检测具有十分重要的意义。目前，国内普遍采用化学分析法来测定铁精粉含铁量，化学分析法测量准确、测试 精度高，但具有如下不足之处1.工序繁琐，需要采用特定的多种试剂按要求进行测试，测试速度慢、化验周期 长；2.需要专门的实验人员在专用的实验室进行测量，测试成本高。故迫切需要一种测试速度快、操作简便的检测仪器。中国专利CN2702308Y曾公开 过一种磁性铁含量测定仪，该仪器的结构决定了其只适合对铁矿石内部磁性铁含量进行测 定，但对粉末状的铁精粉磁性铁含量的测定并不适合。中国专利CN2906614Y公开了一种 铁精粉磁性铁含量测定仪，借助于拉力计量器对磁性探头和铁精粉之间的磁力大小进行测 定，进而推测出铁含量，由于铁精粉中铁元素的分布不均勻，并且拉力计量器的测试精度有 限，这种测量装置对铁精粉磁性铁含量的测量精度很难提高。
发明内容针对传统化学分析方法和现有专利的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供 一种操作简便、可在现场快速精确测量铁精粉磁性铁含铁量的传感器。为解决上述技术问题，本实用新型提出了基于电磁场理论的铁精粉磁性铁含量传 感器及其三角波电流源发生电路。传感器主体结构由螺旋管型电感线圈、线圈内壳、线圈 外壳、屏蔽外壳、第一引线、第二引线、壳体绝缘材料组成；电感线圈置于线圈外壳和线圈内 壳之间，屏蔽外壳和壳体绝缘材料连成一体，中间形成测试腔。测量时测试腔内置被测铁精 粉样品构成铁芯，样品磁性铁含量不同，电感线圈的铁芯的导磁率相应不同。根据电磁场理 论，线圈的电感量正比于线圈管内被测介质的磁导率，因此铁精粉磁性铁含量大小可通过 电感大小反映出来，线圈电感值通过引线接入三角波电流源激励电路，由此获得传感器输 出响应电压信号。铁精粉磁性铁含量传感器的三角波电流源发生电路由三角波电压发生电 路、电压电流变换电路和功率放大电路构成。测量时由电感线圈通过三角波电流源供电，通 过采集测试线圈两端的自感电动势间接测量铁精粉磁性铁含量。本实用新型提出的铁精粉磁性铁含量传感器可直接用于工作现场环境中进行实 时控制采集。具有操作简便、体积小、重量轻、性能稳定等优点，易于实现铁精粉磁性铁含量 的快速精确测量。可以简化测量及检定过程，降低成本，节省人力物力。以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细的说明。

图1是本实用新型铁精粉磁性铁含量传感器主体结构的主视图图2是本实用新型铁精粉磁性铁含量传感器主体结构的俯视图图3是本实用新型铁精粉磁性铁含量传感器三角波电流源发生电路的原理示意 图
具体实施方式
本实用新型包括铁精粉磁性铁含量传感器主体结构及三角波电流源发生电路两 部分。由图1和图2可知，铁精粉磁性铁含量传感器的主体结构由螺旋管型电感线圈8、 线圈内壳3、线圈外壳2、屏蔽外壳6、第一引线4、第二引线5、壳体绝缘材料1等组成。螺旋 管型电感线圈8置于线圈内壳3和线圈外壳2之中，线圈外壳2外部采用屏蔽外壳6包裹。 屏蔽外壳6和壳体绝缘材料1连成一体，中间形成测试腔7。壳体绝缘材料1的一端连接有 观察窗10，观察窗10上开有四个溢水孔9。测量时采用被测铁精粉样品作为螺线管型电感 线圈的铁芯，将铁粉样品置于测试腔7之中，线圈电感量为 式中，N为线圈的匝数，l·^为真空导磁系数，l·^为线圈管内被测铁精粉介质导磁 系数，A为线圈横截面积，1为线圈长度。根据公式(I)，当线圈的匝数、横截面积、长度确定之后，当被测铁精粉样品磁性铁 含量不同时，其导磁系数将随之变化，线圈电感量也就随之相应变化，且存在线性关系。据 此可根据线圈电感量的变化测量铁含量。根据电磁感应定律 式中，ε为电感线圈的自感电动势，L为线圈的电感量，i(t)为电流。由公式(II)可知，当给电感线圈施加三角波电流源时，则在半个周期内，自感电 动势与电感量成正比。因此可通过线圈自感电动势的变化反映铁含量的大小。铁精粉磁性铁含量传感器测试电路设计原理示意图如图3所示。包括三角波电压 发生电路、电压电流变换电路和功率放大电路。采用三角波电流源作用于传感器电感线圈， 实现测试信号的电感/电压(L/V)变换。
权利要求一种铁精粉磁性铁含量传感器，由传感器主体结构及三角波电流源发生电路两部分组成，其特征在于所述传感器主体结构由螺旋管型电感线圈(8)、线圈内壳(3)、线圈外壳(2)、屏蔽外壳(6)、第一引线(4)、第二引线(5)、壳体绝缘材料(1)组成；螺旋管型电感线圈(8)置于线圈内壳(3)和线圈外壳(2)之中，线圈外壳(2)外部采用屏蔽外壳(6)包裹；屏蔽外壳(6)和壳体绝缘材料(1)连成一体，中间形成测试腔(7)；壳体绝缘材料(1)的一端连接有观察窗(10)，观察窗(10)上开有四个溢水孔(9)。
2.根据权利要求1所述的铁精粉磁性铁含量传感器，其特征在于所述三角波电流源 发生电路由三角波电压发生电路、电压电流变换电路和功率放大电路构成。
专利摘要本实用新型提供一种结构合理、使用方便、体积小巧的自感式铁精粉磁性铁含量传感器，用于快速检测铁精粉中磁性铁的含量以及快速分析铁精粉的品位。本实用新型包括铁精粉磁性铁含量传感器主体结构及其三角波电流源发生电路两部分。铁精粉磁性铁含量传感器的主体结构由壳体绝缘材料(1)、线圈外壳(2)、螺旋管型电感线圈(8)、线圈内壳(3)、屏蔽外壳(6)、引线(4)、引线(5)等组成。本实用新型提出的铁精粉磁性铁含量传感器可直接用于工作现场环境中进行实时监测。同时适用于铁精粉生产或销售过程中的实时快速检测，可以简化测量及检定过程。
文档编号G01N27/02GK201628694SQ200920244260
公开日2010年11月10日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者周真, 牛滨, 王丽杰 申请人:哈尔滨理工大学