КОМПЛЕКС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ ЛЬДА НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПУЛЬПОПРОВОДА Российский патент 2009 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к комплексам для измерения толщины стенок трубопроводов с использованием звуковых колебаний и может быть использовано для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Известны ультразвуковые толщиномеры объектов и изделий из различных материалов в металлургической, машиностроительной, газовой, топливной и других отраслях промышленности, например устройство ультразвуковой дефектоскопии трубопроводов большой протяженности (пат. РФ №2188413, МПК G01N29/04).

Однако эти приборы не могут быть использованы для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Известны также ультразвуковые одноканальные толщиномеры для контроля изделий контактным эхо-методом, в которых используется электроакустический преобразователь, излучающий и принимающий ультразвуковые колебания. В процессе измерений преобразователь должен перемещаться вдоль поверхности изделия (Королев М.В. Эхо-импульсные ультразвуковые толщиномеры. М.: Машиностроение, 1980, с.112).

Достоинством их является высокая точность измерения изделий с плоскими и гладкими поверхностями. Их недостаток - низкая точность измерения при работе на искривленной и шероховатой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, принятый за прототип, содержащий блок первичной обработки, состоящий из генератора, ультразвукового преобразователя и предварительного усилителя, основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, блок цифровой обработки сигналов, микроконтроллер, блок связи с ЭВМ (пат. РФ №2246694, МПК G01В 17/02, опубл. 20.02.2005).

Достоинством известного толщиномера является высокая достоверность результатов измерений толщины материалов и возможность использования в автоматизированных системах измерения толщины изделий, при этом измерение толщины производится по скорости распространения ультразвука в испытуемом материале. Приборы используются для целей дефектоскопии и, как правило, предназначены для определения толщины однородного материала в нешироком диапазоне.

Недостатком известного толщиномера для условий измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода является невозможность диагностирования неоднородности контролируемого материала - стенки пульпопровода - слоя льда, необходимость использования источника ультразвуковых колебаний, трудность обеспечения мониторинга режима работы как самого пульпопровода в части качественной и количественной оценки обледенения внутренней поверхности пульпопровода, так и силовой установки пульпопровода.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений. Это обеспечивается путем реализации способа определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, в котором обрабатывается ответный сигнал физического воздействия на пульпопровод, а в качестве физического воздействия используют механический удар по наружной стенке пульпопровода, а частотно-амплитудный спектр ответного сигнала сравнивают с базовыми частотно-амплитудными спектрами (пат. РФ №2260175, МПК G01В 17/02, опубл.2005).

Технический результат изобретения достигается тем, что в комплексе для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, содержащем блок первичной обработки звукового сигнала, блок цифровой обработки сигналов, блок связи с вычислительным устройством, согласно изобретению для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод, а регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда, при этом управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков.

Структурная схема комплекса приведена на чертеже.

Комплекс состоит из приемника звукового сигнала 1, блока согласования 2, аналого-цифрового преобразователя 3, запоминающего устройства 4, сетевого адаптера 5, переключателя режимов 6, управляющего устройства 7 и регистрирующего вычислительного устройства 8 с модулями обработки сигналов 9 и 10. 11 - ответный сигнал.

Принцип действия комплекса заключается в следующем. По пульпопроводу (не показан), по которому под напором транспортируется пульпа, а на его внутренней поверхности образовался слой льда, наносится удар, например, с помощью молотка. Ответный звуковой сигнал 11, возникающий вследствие механического удара, воспринимается приемником 1 (микрофоном) и через блок согласования 2 поступает на аналого-цифровой преобразователь 3. Преобразованный цифровой сигнал поступает на запоминающее устройство 4 через сетевой адаптер 5 и переключатель режимов 6 на регистрирующее вычислительное устройство 8 с модулями обработки сигналов 9 и 10. Программное обеспечение регистрирующего вычислительного устройства 8 включает программный модуль быстрого преобразования Фурье, предназначенный для реализации функции спектрального анализа ответного звукового сигнала. Запоминающее устройство 4 обеспечивает накопление и временное хранение измерительной информации.

С помощью сетевого адаптера 5 реализуется сетевой обмен информацией, накопленной в запоминающем устройстве 4 с регистрирующим вычислительным устройством 8. Взаимодействие аналого-цифрового преобразователя 3, запоминающего устройства 4 и сетевого адаптера 5 обеспечивается переключателем режимов 6 под управлением управляющего устройства 7.

Переключатель режимов 6 обеспечивает работу регистрирующего вычислительного устройства 8 либо в режиме обучения и накопления эталонной информации с помощью модуля 9 при снятии базовых частотно-амплитудных спектров, полученных экспериментально для различных по толщине слоя льда уровней оледенения внутренней поверхности пульпопровода при аналогичном воздействии на пульпопровод, либо в режиме измерения с помощью модуля 10 при снятии текущего частотно-амплитудного спектра, сравнении его с базовыми и путем оценки и регистрации толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Отличительные признаки изобретения позволяют расширить функциональные возможности комплекса в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений.

В комплексе для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод. Регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда. Управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков. Отличительные признаки изобретения позволяют расширить функциональные возможности комплекса в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений. 1 ил.

Комплекс для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, содержащий блок первичной обработки звукового сигнала, блок цифровой обработки сигналов, блок связи с вычислительным устройством, отличающийся тем, что для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод, а регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда, при этом управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков.