Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК B03B13/00 

Изобретение относится к обогащению полезных HCKonaeMbix а именно Е способам и устройствам для автомати ческого обнаругкения металлических предметов в потоке руд, и может быт использовано в металлургической, горнодобывающей и других отраслях промыпшенностИэ где необходима защи та, например, дробильного оборудова ния от попадания металлических пред метов с основным потоком материала, а также может быть использовано в к честве самородкоулавливателя на дра гах и классификатора на обогревател ных фабриках. Известен способ обнаружения металлов, заключающийся в облучении потока руды электромагнитным полем и измерении отклика от проводящего либо ферромагнитного тела, которое производится на фоне первичного поля С11. Известен также металлоискатель, реализующий данный способ, содержащий последовательно соединенные генератора -однокатушечный индукционный датчик, усилитель, детектор и регистратор 13Такой способ обнаружения электро проводящих тел и устройства для его осуществления (металлоискатели) обладают низкой чувствительностью, поскольку измерение отклика от проводящ€;го либо ферромагнитного объекта производится на фоне значительно го первичного поля. Известен способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящий в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до и после изменения первичного поля, установлении порога чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине разност вторичного ПОЛЯ и порога, чувствитель ности Г2Х Известный способ значительно повьшает точность обнаружения электропроводящих тел при выполнении следующих условий: правильности выбора рабочей частоты облучения в зависимости от реальных -характеристик материала, выбора наиболее благоприятного для обнаружения тела направления первичного поля, наблюдения в наиболее благоприятном направлении вторичного поля, вызванного обнаружи ваемым телок, и необходимости правильно определять коэффициент усилия устройства регистрации в зависимости от характеристики потока материала, Известно устройство для обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящее из генератора с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем и последовательно соединенных запоминающего элемента и порогового элемента. В устройстве имеются также блок нахождения максш г/ма, две схемы И а генератор выполнен в виде источ гика постоянного тока С2. Использование многокатушечного индукционного датчика дифференциального типа позволяет в отсутствии сигналов от движущихся предметов подавить первичное поле. Это позволяет при тщательной балансировке индукционного датчика и болкшом усилении усилителя поднять чувствительность металлоискателя. Недостатком известных способа и устройства является низкая надежность обнаружения и чувствительность регистрации электропроводящих или ферромагнитных тел, которая объясняется следующим образом. Вследствие неизбежной нестабильности параметров индукционного датчика, смещения датчика относительно металлических масс технологического оборудования, а также смещения передающей обмотки относительно приемной из-за вибрации, температурных изменений и т.д. возникает асимметрия и на выходе индукционного датчика появляется несущая частота (первичное поле)5 которая снижает чувствительность металлоискателя. Для устранения этого явления требуется вн1-1мание высококвалифицированного персонала, т.е. частая подстрой-лэ датчика, что затруднительно в условиях обогатительных фабрик и драг. Кроме того, изменение интенсивности облучения руды электромагнитным полем из-за изменения питающего напрях(ения генератора или ухода параметров индукционного датчика делает неоднозначньпм определение причин, вызывающих эти изменения чувствительности регистрации электропроводящих тел. Таким образом, отсутствие контроля работы систем возбуждения, ре3гистрации и устройств, автоматически компенсирующих эти изменения, при влиянии дестабилизирующих факторов, приводит к падению чувствительности регистрации электропроводящих и ферромагнитных тел в процессе эксплуатации, что ведет к попаданию этих предметов в основное технологическое оборудование, при этом происходят, его поломки и другие аварии Цель изобретения - повышение надежности обнаружения за счет повьпиения точности и чувствительности регистрации электропроводящих тел. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обнаружени электропроводящих тел в потоке руды состоящему в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до и после изменения первичного поля, установлении порога чувствительности пропорционально, изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине разности вторичного поля и порога чувствительности, изменения электромагнитного поля осуществляют его деформацией на величину, равную его дефор мации от электропроводящего тела минимального заданного размера, в период деформации изменяют полосу пропускания в сторону верхних частот, измеряют величину фазового сдвига вторичного поля, по которой устанавливают порог чувствительности, после окончания деформации сужают полосу пропускания и измеряют вторичное поле. Устройство для обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящее из генератора с -передающей катушкой, приемных катушек с усилителем, электронного ключа и последовательно соединенных запоминающего элемента и порогового элемента, снабжено контрольной обмоткой, генератором контрольных импульсов, задатчиком контрольных импульсов, задатчиком опорного напряжения, дополнительным электронным ключом, аналоговым преобразователем и последовательно соединенными синхронным детектором, управляемым фильтром с изменяемой полосой пропускания в сто рону верхних частот, усилителем переменного напряжения и амплитудным дискриминатором, управляющий вход которого соединен с выходом аналого204вого преобразователя, а вход соединен с входом дополнительного электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора контрольных импульсов, управляющими входами электронного ключа и управляемого фильтра и с выходом генератора контрольных импульсов, причем контрольная обмотка соединена непосредственно с входом и через за- датчик контрольных импульсов с выходом электронного ключа, а выход задатчика опорного напряжения соединен с вторым входом порогового элемента. Физический смысл способа заключается в следующем. Поток руды облучают электромагнитным полем, производят периодически деформацию этого поля с частотой и д 1ительностью таким образом, чтобы длительность сигналов (откликов) от деформаци { электромагнитного поля была меньше длительности сигналов (откликов) от металла минимально заданного размера, причем частота, с которой осуществляется деформация электромагнитного поля, выбирается такой, чтобы обеспечивалась возможность отслеживания влияния дестабилизирующих факторов, ухудщающих точность регистрации. Затем измерительным трактом регистрируют величину фазового сдвига деформации электромагнитного поля И выставляют порог, по которому осуществляют обнаружение электропроводящих тел, при этом полосу пропускания измерительного тракта расширяют, так как длительность отклика от деформации электромагнитного поля много меньше длительности отклика от электропроводящих тел. I Регистрацию электропроводящих тел осуществляют тем же трактом регистрации, но уже в узкой полосе частот, при которой обеспечивается хорошее соотношение сигнал/шум и эффективное подавление помех,спектр которьгх лежит выше полосы пропускания измерительного тракта. Если изменяются режимы возбуждения и параметры регистрации при влиянии дестабилизирующих факторов, то соответственно изменяется и величина порога регистрации пропорционально величине деформации электромагнитного поля и чувствительности тракта I 1 регистрации. Так как измерительный тракт один и то же для сигналов от электропроводящих тел и контрольных сигналов деформации электромагнитного поля, то точность обнаружения электропроводящих тел - металлов при этом не изменится, . На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Металлоискатель содержит генератор 1 , индукционный датчик 2, состоящий из обмотки 3 возбуждения, двух приемных обмоток 4 и 5, соединенных например дифференциально, и контроль ной обмотки 6, индуктивно связанной с одной из приемных обмоток 5, усилитель 7, синхронный детектор 8 для выделения фазовой компоненты вторичного поля, управляемый фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания, усилитель 10 переменного напряжения, амплитудный дискриминатор 11j запоминающий элементр состоящий из диода 12, резистора 13 и конденсатора 14, пороговый элемент, вьтолненный в виде схемы 15 сравнения, задатчик 16 опорного напряжения, задатчик 17 контрольных импульсов,электронные ключи 18 и 19, генератор 20 контроль ных импульсов, аналоговьй преобразователь 21, выход которого соединен с входом управления порогом амплитуд ного дискриминатора 11. Опорный вход синхронного детектора 8 соединен с генератором 1. В качестве задатчика 17 контрольных импульсов используется переменный резистор, с помощью которого выставляется необходимый фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля, равный фазовому сдвигу деформации от металла минимально заданного размера, который необходимо обнаружить В качестве фильтра 9 с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот в зависимости от требуемой чувствительности можно использовать управляемый фильтр нижних часто с частотой среза 20 или 40 дБ/декаду, Постоянная-времени РС-цепи 13 и 14 выбирается больше длительности импульсов контроля, но меньше длител ности сигнала от металла минимально заданного размера. Если в качестве электронного ключа 18 используется транзистор, то число витков контрольной обмотки 6 должно быть таким, чтобы наведенная на ней ЭДС была больше напряжения отсечки транзисто06ров электронного ключа 18. В этом случае обеспечивается деформация электромагнитного поля. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 запитывает обмотку 3 возбуждения индукционного датчика 2, которая начинает излучать электромагнитное поле, последнее наводит электродвижущие силы (ЭДС).в приемных 4, 5 и контрольной 6 обмотках Приемные обмотки 4 и 5 имеют началь-, ный разбаланс, который достигается либо несимметрией расположения приемных обмоток 4 и 5 относительно возбуждающей обмотки 3, либо неодинаковым усилением ЭДС приемных обмоток 4 и 5 усилителем 7, Напряжение разбаланса приемных обмоток 4 и 5 усиливается усилителем 7 и поступает на вход синхронного детектора 8, опорный вход которого соединен с генератором 1. В отсутствие электропроводящего тела (металла) в зоне индукционного датчика 2 на выходе синхронного детектора 8 присутствует постоянная составляющая, обусловленная наличием разбаланса приемных обмоток 4 и 5. Постоянная составляющая с выхода синхронного детектора 8 не проходит через управляемый фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания и усилитель 10 переменного напряжения, так как их частотные характеристики не позволяют пропустить постоянную составляющую на выход устройства. Генератор 20 контрольных импульсов с частотой, например, 100 Гц и длительностью в 1 мс выдает команды на, электронные ключи 18 и 19 и управляемый фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот. Ключ 18 замыкается в течение 1 мс и контрольная оЬмотка 6 оказывается замкнутой через сопротивление задатчика 17 контрольных импульсов (сопротивлением ключа 18 пренебрегаем). В результате замыкания контрольной обмотки 6 возникает фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля, который происходит из-за поглощения контрольной обмоткой 6 энергии первичного электромагнитного поля. Величина фазового сдвига деформации электромагнитного поля определяется величиной сопротивления задатчика 17 контрольных импульсов и выставляется такой, чтобы фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля контрольной обмоткой 6 бьт равен фазовому сдвигу деформации электромагнитного поля от металла минимально заданного размера, регистрируемого приемными обмотками 4 и 5. Фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля, равный фазовому сдвигу от металла минимально заданного размера, после усиления усилителем 7 вьщеляется синхронным детектором 8 и поступает на вход фильтра 9, который на время прохождения контрольного сигнала расширяет свою полосу пропускания в сторону верхних частот и пропускает его на вход усилителя 10 переменного напряжения, который усиливает его и подает на вход амплитудного дискри минатора 11 и вход аналогового преобразователя 21 через открытый электронный ключ 19. Аналоговьй преобразователь 21 преобразует контрольный импульс в аналоговое напряжение, пропорциональное амплитуде дискриминатора 11. Так как амплитуда контрольного им пульса превьплает напряжение порога амплитудного дискриминатора 11, то последний.срабатывает. В результате срабатывания амплитудного дискрш- инатора 1 1 кондексатор 14 начинает заряжаться через резистор 13. Спустя 1 мс исчезает контрольный импульс и амплитудный дискриминатор 11 возвращается в исходное состояние, при этом конденсатор 14 через диод 12 мгновенно разряжается. Так как постоянная времени РС-цепи 13 и 14 выбрана много больше длительности контрольного импульса, то потенциал первого входа схемы 15 сравнения запитывается от задатчика 16 опорного напряжения. Это также относится к помехам, длительность которых меньше постоянной вре мени РС-цепи 13 и 14, т.е. схема 15 сравнения не будет срабатывать, таким образом будет улучшена помехоза щищенность. По окончании действия контрольно го импульса ключ 18 разрывает цепь контрольной обмотки 6 и она переста ет вызывать деформацию электромагнитного поля. Полоса пропускания фильтра 9 сужается, а электронный ключ 19 отключает вход аналогового преобразователя 21, при этом исключается возможность попадания в него посторонних сигналов с выхода усили теля 10 переменного напряжения. которые влияют на точность регистрации. Металл, проходя через индукционный датчик 2, вызывает деформацию электромагнитного поля, которая регистрируется приемньми обмотками 4 и 5 и преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 7, Изменения фазового сдвига сигнала от металла выделяются синхронным детектором 8 и подаются на управляемьпЧ фильтр 9, полоса пропускания которого минимальна и достаточна для вы-. деления от металла заданной длительности. Помехи, имеющие более высокочастотный спектр, чем спектр от полезного сигнала, значительно ослабляются фильтром 9, Отклик от зарегистрированного металла усиливается ус тителем 10 переменного напряжения и поступает на амплитудный дискриминатор 11, которьш срабатывает, так как его амплитуда выше установленного порога. Срабатывание амплитудного дискриминатора 11 вызывает заряд конденсатора 14 через резистор 13. Так как длительность сигнала от металла, а значит и длительность срабатывания амплитудного дискриминатора 11, больше, чем постоянная РС-цепи 13 и 14, то за время действия входного сигнала напряжение на конденсаторе 14 и соответственно на первом входе схемы 15 сравнения превысит напряжение второго входа задатчика 16 опорного напряжения, в результате чего, схема 15 сравнения сработает и на ее выходе появится сигнал, что обнаружен металл. После окончания, действия входного сигнала от металла амплитудный дискриминатор 11 вернется в исходное состояние, заряженный конденсатор 14 через открытый диод 12 разрядится и схема мгнове но вновь подготовится к приему следующих сигналов . При влиянии дестабилизирующих факторов, например изменении интенсивности облучения руды электромагнитным полем, при изменении напряжения разбаланса, возникающего при расстройке индукционного датчика 2, обусловленного изменением температуры, вибрации, смещения элементов конструкции, влияния масс технологического оборудования, изменения коэф9mфициентов усиленг-1Я усилителей 7 и 10 произойдет изменение точности persscT рации. Но так как контрольная обмотка б изменяет величину деформации электромагнитного поля пропорционально интенсивности облучения руды электромагнитным полем, а приемная обмотка 5, индуктивно связанная с контрол ной обмоткой 6, регистрирует эти изменения контрольных импульсов, то после прохождения их через усилитель 7, синхронный детектор 8, фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилитель 10 переменного напряжения, открытый клю 19, они попадут в аналоговый Преобразователь 21, на выходе которого будет напряжение, пропорциональ ное этим изменениям. Так как канал регистрации для контрольных сягналов и сигналов от металлов один и тот жв а выходное напряжение аналогового преобразователя 21 является порогом амплитудного дискриминатора 11, то (Чувствительность металлоискателя не изменится и электропроводящие тела будут уверенно регистрироваться и извлекаться. Таким образом, происходит автоматическое слежение порога регистрации при изменении режимов возбуждения, изменении параметров индукционного датчика и чувствительности тракта регистрации. При этом точность регистрации не изменяется. Введение в известное устройство контрольной обмотки, генератора конт рольных импульсов, задатчика конт- рольных импульсов, задатчика опорно0го напряжения, дополнительного электронного ключа, аналогового преобра зователя, последовательно соединенных синхронного детектора, управляемого фильтра, усилителя переменного напряжения и амплитудного дискриминатора и их специальное соединение между собой и с элементами известного устройства позволяет получить металлоискатель, в котором по сравнению с базовым объектом, за который принят металлоискатель типа ЭМИ-64, удалось осуществить деформацию первичного электромагнитного поля, получить контрольные 1-шпульсы, пропорциональные деформации электромагнитного поля, с помощью которых осуществляется контроль исправности основных узлов металлоискателя, а также автоматически точно поддерживать чувствительность при влиянии дестабилизирующих факторов. Изменение полосы пропускания тракта регистрации отдельно для контрольных импульсов и для откликов от электропроводящих тел - металлов с дальнейшим усилением позволило получить высокую чувствительность при хорошем соотношении сигнал/шум при про хождении контрольных импульсов тракта регистрации очень малой длительности. Промышленные испытания и использование опытного образца способа обнарзжения электропроводящих тел в потоке руды и устройства для его осуществления на головном конвейере обогатительной фабрики объединения Якуталмаз показало стабильность и точность регистрации металлов в тяжелых климатических условиях.

1. Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящий в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до и после изменения первичного поля, установлении iToporo чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине разности вторичного поля и порога чувствительности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения, изменения электромагнитного поля осуществляют его деформацией на величину, равную его деформации от электропроводящего тела минимального заданного размера, в период деформации изменяют полосу пропускания в сторону верхних частот, измеряют величину фазового сдвига вторичного поля, по которой устанавливают порог чувствительности, после окончания деформации сужают полосу пропускания и измеряют вторичное поле. 2. Устройство для обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящее из генератора; с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем, электронного ключа и последовательно соединенных запоминающего элемента и порогового элемента, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения, оно снабжено контрольной обмоткой, генератором контрольных импульсов, задатчиком контрольных импульсов, задатчиком опорного напряжения, дополнительным электронным ключом, аналоговым преобразователем и последовательно соединенными синхронным детектором, управляемым фильтром с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилителем переменного напряжения и амплитудным дискриминаторе, управляющий вход которого соединен с выходом аналогового преобразователя, а вход соединен с входом дополнительного электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора контрольных импульсов, управляющими входами электронного ключа и управляемого фильтра и с выходом генератора контрольных импульсов, причем контрольная обмотка соединена непосредственно с входом и через задатчик контрольных импульсов с выходом электронного ключа, а выход задатчика опорного напряжения соединен с вторым входом порогового элемента.