基于微波共振吸收的铁矿分析装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于微波共振吸收的铁矿分析装置，该分析装置包括：微波循环器、入射波导、检测波导短路波导，三段波导通过微波循环器连接成“T”字型。本实用新型专利技术通过测量不同低频磁场下所述铁矿粉末样品的微波共振吸收曲线，然后将微波共振吸收曲线与各成分的标准曲线进行比对，从而得出所述铁矿粉末样品中的成分及各成分的比例。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于微波共振吸收的铁矿分析装置
本技术涉及铁矿中成分的物相分析，具体地指一种基于微波共振吸收的铁矿分析装置。
技术介绍
铁矿是用于提炼单质生铁、炼钢的含铁的矿物质，其主要成分包括:磁铁矿(Fe3O4),赤铁矿(Fe2O3),褐铁矿(FeO(OH))，钛铁矿(FeTiO3),菱铁矿(FeCO3),黄铁矿(FeS2)0由于不同产地的铁矿成分存在巨大的差异，因此，在开采、冶炼或是进出口贸易检验过程中，需要确定铁矿的成分。传统的铁矿石检验方法主要有湿法化学分析法和X射线荧光光谱分析法。其中，湿法化学分析法首先使用强酸或强碱溶解矿石，再使用不同的化学试剂转化、沉淀溶液中不同价态矿物离子以便进行计量。这种方法不仅耗费大量时间与精力，而且涉及有毒化学试剂，对环境和操作人员健康不利。X射线荧光光谱分析法是基于不同价态元素离子会引起X射线特征谱精细结构发生变化的原理，在分析时使用不同能量或者不同频率的X射线照射矿石粉末，检测反射光线中的X射线特征谱线的变化，再结合相应的软件定量计算铁矿石的成分。但是，X射线荧光设备通常体积较大，由X射线管、高压电源及稳压装置、分光晶体、准直器、检测器、脉冲辐射分析器、定标计、计时器、积分器、记录器、真空泵、液氮冷却系统等昂贵的配件组成，使用和维护成本都很高。因此，有必要研究一种能够简单、快速、准确分析铁矿中成分的装置。
技术实现思路
本技术目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于微波共振吸收的铁矿分析装置，该分析装置结构简单，使用方便，分析结果准确。实现本技术目的采用的技术方案是:一种基于微波共振吸收的铁矿分析装置，该装置包括:一微波循环器，其包括三个端口，所述三个端口分别连接有入射波导、检测波导和用于放置待测铁矿粉末样品的短路波导，所述入射波导和检测波导位于一直线上，所述短路波导与所述直线垂直；一微波源，与所述入射波导连接；一电磁铁，包括两个铁芯，所述短路波导位于所述两个铁芯之间的间隙中；以及一检波二极管，与所述检测波导连接；所述微波源产生的高频微波从入射波导进入微波循环器，微波循环器控制高频微波的传输方向，将入射波导中的高频微波传入短路波导中，高频微波在短路波导底部反射后再经循环器传入检测波导，进入短路波导中的高频微波与电磁铁产生的低频磁场在空间上相互垂直。进一步地,所述电磁铁还包括:一亥姆霍兹调制线圈，绕于所述两铁芯上；以及一音频放大器，其输出端与所述亥姆霍兹调制线圈连接。本技术根据微波共振吸收的原理，将待测的铁矿粉末样品置于磁场方向相互垂直的低频磁场及高频微波磁场的磁场空间中，通过改变所述低频磁场的强度，得到不同低频磁场强度下经所述铁矿粉末样品吸收后的微波共振吸收曲线，然后将微波共振吸收曲线与各成分的标准曲线进行比对，从而得出所述铁矿粉末样品中的成分及各成分的比例。【附图说明】图1为本技术基于微波共振吸收的铁矿分析装置的结构示意图。图中标号为:1-微波源，2-第一同轴转波导适配器，3-第一隔离器，4-入射波导，5-微波循环器，6-检测波导，7-第二隔离器，8-第二同轴转波导适配器，9-短路波导，10-待测样品，11-检波二极管，12-隔离放大器，13-高斯计，14-霍尔探针，15-电磁铁(其中，15.1-铁芯，15.2-调制线圈，15.3-直流电源，15.4-间隙)，16-音频放大器，17-锁相放大器，18-计算机，19-GPIB卡。图2为典型的m(Hdc)函数曲线图。图3为典型的Pabs(Hdc)曲线图。图4为待测样品的微波共振吸收功率的曲线和标准样品的吸收曲线比对图。【具体实施方式】下面结合符合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。如图1所示，本技术基于微波共振吸收的铁矿分析装置包括:微波循环器5、入射波导4、检测波导6和短路波导9，微波循环器5包括三个端口，三个端口分别连接有入射波导、检测波导和用于放置待测铁矿粉末样品的短路波导，三段波导通过三个端口连接成“T”字型，即所述入射波导和检测波导位于一直线上，所述短路波导与所述直线垂直从而形成“T”字型；微波源I依次通过第一同轴转波导适配器2和第一隔离器3与入射波导4连接。检测波导6依次通过第二隔离器7和第二同轴转波导适配器8和检波二极管9连接。短路波导9中装有待测样品10，待测样品10位于电磁铁15产生的低频磁场正中央。微波源I用于产生高频微波磁场，该高频微波磁场的频率在X波段(本实施例中，X波段是根据IEEE521-2002标准，频率在8_12GHz的无线电波波段)，微波源I产生的高频微波从入射波导4进入微波循环器5，微波循环器5用于控制高频微波的传输方向，将入射波导4中的高频微波传入短路波导9中，高频微波在短路波导9底部反射后再经循环器传入检测波导6，进入短路波导9中的高频微波与电磁铁15产生的低频磁场在空间上相互垂直。本实施例中，电磁铁15产生的低频磁场Hd。，Hdc为恒定的偏置磁场,低频磁场Hd。强度在O?35000e范围内连续可调,改变Hd。的大小,在每一个Hd。值下,通过微波循环器5控制被待测样品10所吸收的微波传输到检测波导6中，检测波导6输出至检波二极管9，检波二极管9检测在每一个Hd。值下，待测样品10所吸收的微波功率Pabs (Hdc)。 入射波导4中的输入功率Pine表示为:[0031 ] pinc_pref+pabs+plos+pdet式中，Pref为入射波导4中反射的微波功率，Pabs为待测样品10在短路波导9中吸收的微波功率，P1t5s为损失的微波功率，Pdrt为检波二极管11在检测波导6吸收的微波功率。检波二极管11输出电压Vd正比于待测样品10所吸收的微波功率，即:Vd=KdPdet=Kd (Pinc-Pref-Pabs-Plos)由于待测样品10在恒定外磁场Hd。作用下发生磁化，材料内的元磁矩会以外磁场为轴旋进运动。由于存在阻尼，这种旋进运动会很快衰减掉，使得最终元磁矩方向和外磁场方向一致。但如果在旋进平面即和恒定外磁场Hd。垂直的平面上施加一高频微波磁场，磁矩运动可以从高频微波磁场中吸收能量以抗衡阻尼。当高频微波磁场和磁矩旋进频率一致时，磁矩旋进和高频微波磁场会发生共振，此时材料对高频微波磁场能量吸收达到最大。高频微波磁场能够驱动待测样品10中磁矩旋进运动，因此会吸收和其旋进运动频率相同的微波能量。待测 样品10中每一种成分的磁矩，可以由一个吸收峰表征。因此，由于原子外层不同轨道电子磁矩的旋进频率不同，通过检测材料的微波吸收峰，可以鉴别材料的组成。本技术检测检波二极管11输出电压Vd得到待测样品10的微波共振吸收功率的曲线，从而实现对待测样品10各成分的鉴别。本技术还能够将所述铁矿粉末样品的微波共振吸收曲线与标准样品的微波共振曲线相比得出所述铁矿粉末样品中各成分的比例，具体包括以下步骤:I)分别测量一定质量不同成分的标准样品的标准微波共振曲线。2)计算所述标准微波共振曲线中各成分对应曲线所覆盖面积的标准面比值；假设步骤I)中所取成分为A、B、C...，则A、B、0..标准微波共振曲线覆盖面积的标准比值为al: bl: cl:…。3)参考所述标准微波共振曲线所对应的横坐标，对所述铁矿粉末样品的微波共振吸收曲线中各对应成分进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微波共振吸收的铁矿分析装置，其特征在于，包括：一微波循环器，其包括三个端口，所述三个端口分别连接有入射波导、检测波导和用于放置待测铁矿粉末样品的短路波导，所述入射波导和检测波导位于一直线上，所述短路波导与所述直线垂直；一微波源，与所述入射波导连接；一电磁铁，包括两个铁芯，所述短路波导位于所述两个铁芯之间的间隙中；以及一检波二极管，与所述检测波导连接；所述微波源产生的高频微波从入射波导进入微波循环器，微波循环器控制高频微波的传输方向，将入射波导中的高频微波传入短路波导中，高频微波在短路波导底部反射后再经循环器传入检测波导，进入短路波导中的高频微波与电磁铁产生的低频磁场在空间上相互垂直。

【技术特征摘要】
1.一种基于微波共振吸收的铁矿分析装置，其特征在于，包括: 一微波循环器，其包括三个端口，所述三个端口分别连接有入射波导、检测波导和用于放置待测铁矿粉末样品的短路波导，所述入射波导和检测波导位于一直线上，所述短路波导与所述直线垂直； 一微波源，与所述入射波导连接； 一电磁铁，包括两个铁芯，所述短路波导位于所述两个铁芯之间的间隙中；以及 一检波二极管，与所述检测波导连接； 所述微波源产生的高频微波从入射波导进入微波循环器，微波循环器控制高频微波的传输方向，将入射波导中的高频微波传入短路波导中，高频微波在短路波导底部反射后再经循环器传入检测波导，进入短路波导中的高频微波与电磁铁产生的低频磁场在空间上相互垂直。2.根据权利要求1所述基于微波共振吸收的铁矿分析装置，其特征在于，所述电磁铁还包括: 一亥姆霍兹...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻心怡，王磊，景东风，肖杰雄，赵爱国，肖国林，肖前进，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：实用新型
国别省市：