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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：一种基于微波探测的煤矸混合度识别系统及方法，系统：控制机包括依次连接的定时器、射频信号源、调制器和显示器；信号收发单元包括信号收发天线、接收机A、接收机B和耦合器；数据处理单元包括依次连接的LO处理器、数据预处理模块和数据识别模块。方法：构建Optuna‑xgboost模型；向煤矸混合物发射微波脉冲信号，并采集回传电信号，利用LO处理器对激励信号和回传电信号进行频域分析并获得S21曲线，利用数据预处理模块对S21曲线进行变换得到时域曲线，提取波峰指标、谱幅平均值和频谱频率偏度组成三维特征向量，并输入至数据识别模块中进行识别，获得含矸率数据。该系统及方法能够快速准确地识别出煤矸混合物的含矸率。

主权项：1.一种基于微波探测的煤矸混合度识别系统，包括防爆壳体2，其特征在于，还包括控制机、信号收发单元和数据处理单元；所述控制机安装在防爆壳体2中，其包括依次连接的定时器、射频信号源、调制器和显示器；所述定时器用于提供时钟源；所述射频信号源用于发射激励信号；所述调制器用于对接收到的激励信号进行调制；所述显示器用于实时显示所接收到的数据；所述信号收发单元包括信号收发天线3、接收机A、接收机B和耦合器；所述信号收发天线3安装在液压支架1的尾梁上，其包括发射天线和接收天线，所述发射天线与调制器的输出端连接，用于将调制后的激励信号转化为微波脉冲信号，并向放顶煤落下的煤矸混合物4方向进行发射，所述接收天线用于接收煤矸混合物4反射的电磁信号，并将其转换为回传电信号；所述接收机A、接收机B和耦合器均安装在防爆壳体2中，所述耦合器的输入端与调制器的输出端连接，其输出端与接收机A连接，用于调整接收机A和调制器之间的阻抗匹配，保证传输至接收机A中激励信号的传输质量和稳定性；所述接收机B与接收天线连接，用于接收回传电信号；所述数据处理单元包括依次连接的LO处理器、数据预处理模块和数据识别模块，所述LO处理器用于接收来自接收机A的激励信号和来自接收机B的回传电信号，并对激励信号和回传电信号进行频域分析以获得频率响应数据，再将频率响应数据发送至数据预处理模块；所述数据预处理模块用于基于傅里叶逆变换根据频率响应数据计算得到信号的时域数据，并用于对频率响应数据和时域数据进行数据预处理以得到特征向量，再将获得的特征向量发送至数据识别模块；所述数据识别模块内置有识别模型，并分别与显示器和液压支架1上的控制器连接，数据识别模块用于在接收到特征向量后进行含矸率的识别，并在获得当前含矸率数据后，将当前含矸率数据发送至显示器进行实时显示，同时，将当前含矸率数据与矸石含量阈值进行比较，在当前含矸率数据大于等于矸石含量阈值时，向控制液压支架1的控制器发出控制信号，以使控制器控制液压支架1停止放顶煤作业。

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