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龙图腾网获悉太原理工大学;山西浙大新材料与化工研究院申请的专利一种基于低频磁场监测充填管道堵塞的装置和方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116953801B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310837227.0，技术领域涉及：G01V3/10；该发明授权一种基于低频磁场监测充填管道堵塞的装置和方法是由戚庭野;张志城;冯国瑞;唐梓瑜;董可颖;潘大伟;成思远;徐宏涛;刘高廷设计研发完成，并于2023-07-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于低频磁场监测充填管道堵塞的装置和方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于低频磁场监测充填管道堵塞的装置和方法，包括待监测管道、低频磁场控制电路、低频磁场发生装置、监测机构以及反馈控制模块。将长距离直线运输处的充填管道放置在匀强磁场中，通过监测匀强磁场数值变化判断管道是否发生堵塞。由于构成充填料浆的原材料含有磁性物质，受重力影响，在长距离运输充填管道处充填料浆极易发生离析沉淀现象，此时管道底部的料浆浓度逐渐增大，磁性物质含量逐渐递增，影响管道周围匀强磁场强度，因此根据磁场强度的大小实现充填管道的监测。该装置能够实现充填管道的非接触式监测，并且可以精确地监测充填管道堵塞情况并迅速进行处理，安装方便快捷，提高充填管道的使用寿命和充填作业的运行效率。

本发明授权一种基于低频磁场监测充填管道堵塞的装置和方法在权利要求书中公布了：1.一种基于低频磁场监测充填管道堵塞的方法，采用一种基于低频磁场监测充填管道堵塞的装置，其特征在于包括以下步骤： S1：安装充填管道并固定监测机构，连接电源线路与信号传输线路，将监测机构安装在长距离直线运输处，使管道通过监测机构亥姆霍兹线圈的中心轴位置；将电源分别与函数发生器、台式数字万用表、探头、PC计算机以及PLC进行连接，为其工作进行供电；函数发生器通过导线分别连接亥姆霍兹线圈两端，并在其中一侧的电路中串联滑动变阻器；在滑动变阻器两侧并联台式数字万用表；探头通过光纤连接PC计算机、PC计算机连接PLC完成监测机构整体的接线； S2：使用台式数字万用表调节低频磁场输出信号，根据公式1-3与监测机构参数计算所测场强是否满足标准值；当测量结果满足标准计算值时，直接进行监测，测量结果未满足标准值时，需要调节输入参数进行调整； 1 上述公式中，为线圈中心位置的磁场强度，单位为Am；为线圈匝数；为通过线圈的电流大小，单位为A；r为线圈半径，单位为m； 由上述公式1推导得： 2 根据欧姆定律得到实际所需电压： 3 上述公式中，为滑动变阻器阻值，单位；为台式万用表监测滑动变阻器两端的电压，单位V； S3：配制充填料浆，在其中加入部分磁性外加剂提高监测效果； S4：空载监测，记录所需判定参数数据；接通电源，在料浆未开始泵送时记录管道两侧探头磁场强度数值与； S5：开始充填作业，对管道进行实时监测；在料浆未发生离析沉淀现象时记录管道两侧探头磁场强度数值与； 料浆输送两侧探头磁场强度影响率和计算如下： 4 5 上述公式中，为充填管道半径，R为亥姆霍兹线圈半径； S6：当料浆发生离析时，管道底部堆积料浆密度逐渐增大，此时物料中磁性物质逐渐堆积，对线圈之间的匀强磁场产生影响；通过管道两侧探头实时监测管道堵塞影响的磁场强度，通过PC计算机对磁场强度影响率和磁场强度极值进行运算，并根据计算公式7和8实现充填管道堵塞的判定； 由于管道料浆的配比不同，且输送时状态多样化，堵塞位置与情况也少有规律，因此选取堵塞情况大的影响率进行计算，得到此时状态下的影响率极值： 6 完成以上参数获取，继续进行管道堵塞的判断，当下式7与式8中满足其一，即判定充填管道堵塞： 7 8 式7-8中，与分别表示管道两侧探头磁场强度实时监测值；为监测的误差影响参数，取值0.05-0.1； S7：当通过判断公式判定管道发生堵塞时，PC计算机传输信号给PLC控制充填泵调大泵送流量处理管道堵塞；当监测场强数据逐渐降低，低于计算监测值时，PC计算机再次传输信号至PLC控制充填泵调小泵送流量，即完成一次管道堵塞的处理； S8：当再次发生堵管现象时，重复S6、S7步骤，实现管道监测与堵管处理的闭环控制； 所述基于低频磁场监测充填管道堵塞的装置包括低频磁场控制电路、低频磁场发生装置、监测机构以及反馈控制模块； 待监测管道布置在采空区长距离沿水平直线运输路径上；低频磁场控制电路连接低频磁场发生装置，匀强磁场布置在待监测的泵送式充填管道外侧，泵送式管道位于匀强磁场的中心水平位置，监测机构安装在管道水平方向两侧并与反馈控制模块相连，由此实现充填管道的监测和堵塞； 低频磁场控制电路由函数发生器、滑动变阻器、台式数字万用表和电源组成；函数发生器为低频磁场提供不同幅值与不同频率的正弦波信号；将线圈一侧的电路中正极导线与滑动变阻器连接，台式数字万用表与滑动变阻器并联，通过台式数字万用表监测滑动变阻器两端电压，并进行调节；电源连接各个电器并为其提供电源支撑； 低频磁场发生装置由亥姆霍兹线圈和线圈绝缘支柱组成，低频磁场控制电路引出的两条导线分别接在亥姆霍兹线圈的两个导体线圈上，线圈绝缘支柱用于固定两个导体线圈的位置与角度，确保发生匀强磁场的稳定性； 监测机构由两个探头和绝缘固定架组成，探头安装在水平方向上待监测管道的两侧，处于匀强磁场的监测区域，负责监测管道附近磁场强度的变化，通过绝缘固定架进行固定； 反馈控制模块由PC计算机、PLC和充填泵组成，探头输出的信号通过光缆连接PC计算机，由PC计算机对传输的数据进行处理与分析，判断管道是否发生堵塞，并通过PLC控制充填泵调节泵送流量，快速处理堵管问题。

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