具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。此外，本发明之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照比例绘制，在此予以说明。

如图所示，示意了本发明的污泥含水率检测装置，包括：第一电机1，主推板2，第一推板3，第一丝杆4，废料槽5，第二推板6，第一检测区域7,第一摄像头8，第二摄像头9，第二检测区域10，信号输入口11，信号发射天线12，第二红外线接收器13，信号接收天线14，第二电机15，第二丝杆16，第一滑块17，第三电机18，第三丝杆19，T型转向器20，第四电机21，螺旋升降装置22，第四丝杆23，升降台24，质量传感器25，第三联轴器26，T型转向器输出轴27，螺旋升降装置输入轴28，T型转向器输入轴29，第一红外线发射器30，第一红外线接收器31，第二红外线发射器32，操作台33，信号输出口34，第二滑块35，第二导轨36，第一联轴器37，第一导轨38，第二联轴器39。

进料单元由第一电机1、第一丝杆4、主推板2、第一推板3、第二推板6、废料槽5构成。所述的主推板2上开有安装槽，第二推板6和第一推板3通过T型凸块连接在主推板上，同时可以自由移动。主推板2与第一丝杆4螺纹连接，第一电机1驱动第一丝杆4转动，第一丝杆4转动带动主推板2，主推板2推动泥块移动。第二推板6根据泥块外形尺寸，可通过拨动其向第一推板3移动，将泥块卡住。主推板2、第二推板6和第一推板3均为透明的超薄pc材质。

体积质量检测单元由检测区域一7、第一摄像头8、第二摄像头9、第一红外线发射器30、第一红外线接收器31、质量传感器25、主推板2、操作台33、第一推板3构成。质量传感器25贴于检测区域一7上，第一红外线发射器30发射红外信号，第一红外接收器31接收红外信号，第一红外线发射器30与第一红外接收器31用于判断污泥块的位置，当污泥运动到检测区域一7时，污泥遮挡红外线，第一红外线接收器30接收不到红外信号时电机停止运动，及推板停止运动；所述的主推板2内侧和第一推板3内侧绘制已知长度的高精度检测标线。所述的第一摄像头8和第二摄像头9通过捕捉污泥块的图片并将图像传输至信号处理单元的图像处理模块，通过对图像进行二值化处理算出污泥块图像高度、长度、宽度与高精度检测标线的平均像素点值，计算出污泥块的体积。

所述的含水率检测单元由检测区域二10，第二红外线发射器32，第二红外线接收器13构成。所述的红外线发射器二32发射红外线信号，所述的第二红外线接收器13接收红外线信号，当污泥运动到检测区域二10时，污泥遮挡红外线，第二红外线接收器13接收不到红外信号时电机停止运动，及推板停止运动；整个测量时间为2分钟，测量结束后第一电机1驱动主推板2继续运动，直至将污泥块推到废料槽5中。

所述的一级移动装置由第二电机15,第一联轴器37，第二丝杆16，第一滑块17，第一导轨38，升降台24构成，信号发射天线12构成。所述的第二电机12与一级移动装置丝杆16通过第一联轴器37连接，所述第一滑块17与第二丝杆16通过螺纹连接。第二电机15驱动第二丝杆16转动从而带动第一滑块17在第一导轨38上自由移动，信号发射天线12固定安装在第一滑块17上，在升降台24上自由移动。通过体积检测单元检测出污泥块的长，传输至控制系统，第一滑块17带动信号发射天线12从初始位置运动到污泥块长度的中心位置；所述的二级移动装置由第三电机18,第二联轴器39，第三丝杆19，第三导轨36和第二滑块35构成。所述的第三电机18与第三丝杆19通过第二联轴器39连接。所述的第二滑块35与第三丝杆19通过螺纹连接。第三电机18驱动第三丝杆19转动，从而带动第二滑块35在第二导轨36上自由运动，通过体积检测单元检测出污泥块的宽，传输至控制系统，第三滑块35带动信号发射天线12从初始位置运动到污泥块宽度的中心位置；所述的三级移动装置由第四电机21，T型转向器输入轴29，T型转向器20，T型转向器输出轴27,第三联轴器26，螺旋升降装置输入轴28，螺旋升降装置22，第四丝杆23构成，升降台24构成。所述的T型转向器输出轴27与升降器输入轴28通过第三联轴器26连接。所述的第四电机21驱动T型转向器的输入轴29，带动转向器输出轴27，转向器输出轴27通过第三联轴器26将运动传导至螺旋升降装置的输入轴28上，螺旋升降装置22带动第四丝杆23转动，从而带动升降台24。通过体积检测单元检测出污泥块的高，传输至控制系统，升降台24带动信号发射天线12从初始位置运动到固定的高度位置，三级移动装置可保证信号发射天线口始终贴于污泥块的最顶层。

所述的信号传输装置由信号输入口11，信号发射天线12，信号输出口34，信号接收天线14构成。所述的信号输入口11和信号输出口34为SMA接口，微波测量信号由信号输入口11传输至信号发射天线12，经信号发射天线12辐射与污泥块上，其衰减信号由信号接收天线14接收通过信号输出口34传入至信号处理单元。

所述信息处理单元包括图像处理模块、含水率检测模块、控制器以及处理器。图像处理模块主要用于处理摄像头所捕捉到的污泥块的图像，通过对图像进行滤波、二值化计算出平均像素点的值，并与高精度检测标线进行对比，计算出污泥块的长宽高和体积信息，含水率检测模块用于检测污泥的微波电信号，控制器用于计算污泥的整体含水率情况，具体计算流程为将含水率检测单元捕捉到的微波电信号、质量传感器捕捉到的质量信号和图像处理模块得到的体积信号。处理器记录这些数值。由于污泥的结构性质比较复杂，在脱水、烘干过程中其结构密度都会发生变化，因此本方案通过引入体积质量参数可以很好的解决这个问题，使检测结果准确度更高。具体计算公式及相关关系论证如下：

已知污泥介电混合模型数据：

进一步简化：

其中ε表示污泥的介电常数，ε_w表示水的介电常数，ε_d表示干污泥的介电常数，p_v表示有机物含量的百分比，W表示含水率。

由上面公式可知介电常数与含水率存在相关关系，利用微波测量含水率是可行的，但是由于测量介电常数需要用到大型仪器网络分析仪，测量成本较高，仪器不方便携带，则分析微波衰减与介电常数是否存在相关关系：当电磁波在空间中传播是，其传播公式为：γ＝α+jβ

其衰减常量可以表示为：

根据污泥的性质进一步简化：

微波穿透物体时,微波衰减为：

微波的能量损耗为：

P_out＝P_ine^-αd

代入可得

其中d为所测物体的厚度，P为功率，λ为微波信号波长。

可见微波的衰减值与介电常数存在相关关系，为了进一步便于测量，将微波的衰减量转化为便于测量的电压值：

代入公式：

以此证明电压值与含水率之间存在相关关系。以上推导论证都是基于在样品量大的条件下进行的，在微波在传输过程中是一个矢量信号，存在相位和幅值，当样品为小样品时，不同的放置位置和体积会对测量结果有一定影响。由于污泥的特殊性质，在烘干时都是经过切条机切成块状物品，因此为了更适用于污泥，本装置引入污泥的体积和质量参数，添加泥心定位装置，可以很好的解决这一问题。经过大量数据进行拟合数学模型：

含水率＝-8.1695×体积+11.5505×质量+5198.6588×微波电信号+517.9599×微波电信号²+17.1475×微波电信号³

本装置的工作原理如下：初始状态下主推板位于初始位置，一级移动装置、二级移动装置和三级移动装置均位于初始位置。第一红外线发射器发射红外信号，第一红外线接收器接收到红外线信号。第二红外线发射器发射红外信号，第二红外线接收器接收到红外线信号。开始进料，将污泥块的一个侧面贴于第一推板的内侧，拨动左侧推板固定污泥块。第一电机开始工作带动第一丝杆转动，主推板开始往前运动，到达第一检测区域的固定位置，第一红外线接收器接收不到第一红外线发射器发射的红外信号时，电机停止运动。质量传感器接收到污泥块的质量信号并传入到信息处理单元。同时第一摄像头与第二摄像头拍摄污泥块的两个侧面，传入到计算机端，通过图像处理计算出污泥平均像素点，与高精度标准线进行对比，得到污泥的长宽高并计算出污泥块的体积传入信息处理单元。检测完毕后第一电机再次开始运动，到达第二检测区域的固定位置，第二红外线接收器接收不到第二红外线发射器发射的红外信号时，电机停止运动。通过上一道质量体积检测工序检测出的污泥长宽高信号。一级移动装置、二级移动装置和三级移动装置同时移动，一级移动装置从初始位置开始移动，先移动到计算机设定好的第二检测区域的固定区域，然后开始移动污泥长度的1/2距离。二级移动装置从初始位置开始移动，先移动到计算机设定好的第二检测区域的固定区域，然后开始移动污泥宽度的1/2距离。z向移动装置从初始位置开始移动，移动到计算机设定好的距离检测平台的固定距离，并运动到贴于污泥块的最顶层。此时检测装置已经到达污泥块的几何中心位置。微波信号从信号输入口通过信号发射天线输出，透过污泥块由信号接收天线接收到，将测量到的微波电信号传入信息处理单元，完成测量后，第一电机开始运动，将污泥块推入到废料槽完成一次测量，第一电机退回到初始位置。最后计算机开始处理数据，通过将污泥的质量、体积和微波电信号代入检测模型当中，计算出污泥的含水率。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。