Устройство для измерения скорости движения твердой фазы пульпы земснаряда Советский патент 1986 года по МПК E02F3/88 G01P5/18 

Изобретение относится к области измерений скорости движения фаз мно- .гокомпонентных потоков и может быть преимущественно использовано для автоматического контроля технологических параметров горных установок, предназначенных для добычи или транспортировки полезных ископаемых гидроспособом, например земснарядов, . и.является усовершенствованием устройства для измерения скорости движения твердой фазы пульпы земснаряда по основному авт. св. № 651092.

Цель изобретения - повьшение помехозащищенности процесса измерения скорости путем определения доминирующей частоты спектра процесса изменения величины консистенции пульпы. Поставленная цель достигается за

ния скорости движения твердой фазы пульпы (ТФП)-земснаряда.

Устройство содержит два датчика 1 и 2 (например, высокочастотных 5 емкостных рассеянного поля), расположенных на фиксированном расстоянии

1д g один от другого вдоль пульпопровода 3. Датчики подключены к.двух- канальному коммутатору 4, выход кото10

рого соединен с входом консистометра 5 (например, высокочастотного ди- элькометрического). С выходом кон- систометра соединён вход многоканального спектроанализатора-коррелятора 15 (или спекора) 6, выходы которого , подключены к входам блока 7 определения доминирующей частоты с задатчи- ком времени анализа (to), чей выход подключен к входу блока 8 управле- счет адаптивной перестройки структуры 20 ния фильтром. Выход блока 8 соединен устройства измерения скорости, проис- с входом управления управляемого уз- ходящей автоматически по изменению кополосного фильтра 9, чей вход под- соотношению мощностей частотных ком- ключен к входу блока 6,а выход соединен с входом элемента 10 дифферен- 25 цирования вычислительного блока 11. Блок 11 имеет также двухканальные элементы.12 сравнения и памяти 13, к выходам элемента 12 подключен элемент 14 совпадения, выход которого соединен с входами счетчика 15 врепонентов спектра контролируемого процесса изменения К, (за счет перестройки последовательно включенного фильтра), обеспечивающей обработку вычислительным блоком (реализующего ДНВ-метод измерения U. ) более по- мехозащищенного сигнала, определяемого доминирующей частотой спектра этого процесса. При этом существенно по- вьшается помехозащищенность и самого прЬцесса определения скорости за счет сведения к минимуму возмож- ных искажений обрабатываемого в вычислительном блоке сигнала, связанных

30

мени и узла 16 управления, выход ко-, торого подключен к входам управления коммутатора 4 и блока 8 управления фильтром, а также к входам элементов ,, памяти 13, сравнения 12 и второму

входу счетчика 15 времени. Входы первых каналов элементов 12 и 13 соединены между собой, образуя вход блока П, с которым связан и вход элемента 10. Выход элемента 10 соединен с входом второго канала элемента 13 памяти и первым входом аналогичного

с наличием в сигнале U,

К1А,В)

легко

деформируемых маломощных гармонических составляющих спектра процесса изменения К, а также постоянной составляющей. Работа вычислительного блока с более чистым сигналом обеспечивает повьшение точности и надежности измерения скорости устройством. Кроме того, возможность устройства как бы подстраиваться под спектральные характеристики контролируемого двухфазного потока существенно расширяет область применения подобных средств для измерения скоростей движения компонентов различных двухфазных потоков, имеющих широкий диапазон частот и нестационарный характер спектра процесса естественных изменений их консистенции.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измере

1245663 2

ния скорости движения твердой фазы пульпы (ТФП)-земснаряда.

Устройство содержит два датчика 1 и 2 (например, высокочастотных 5 емкостных рассеянного поля), расположенных на фиксированном расстоянии

1д g один от другого вдоль пульпопровода 3. Датчики подключены к.двух- канальному коммутатору 4, выход которого соединен с входом консистометра 5 (например, высокочастотного ди- элькометрического). С выходом кон- систометра соединён вход многоканального спектроанализатора-коррелятора (или спекора) 6, выходы которого , подключены к входам блока 7 определения доминирующей частоты с задатчи- ком времени анализа (to), чей выход подключен к входу блока 8 управле- ния фильтром. Выход блока 8 соединен с входом управления управляемого уз- кополосного фильтра 9, чей вход под- ключен к входу блока 6,а выход соединен с входом элемента 10 дифферен- цирования вычислительного блока 11. Блок 11 имеет также двухканальные элементы.12 сравнения и памяти 13, к выходам элемента 12 подключен элемент 14 совпадения, выход которого соединен с входами счетчика 15 вре

мени и узла 16 управления, выход ко-, торого подключен к входам управления коммутатора 4 и блока 8 управления фильтром, а также к входам элементов памяти 13, сравнения 12 и второму

входу счетчика 15 времени. Входы первых каналов элементов 12 и 13 соединены между собой, образуя вход блока П, с которым связан и вход элемента 10. Выход элемента 10 соединен с входом второго канала элемента 13 памяти и первым входом аналогичного

i

канала элемента 12. Вторые входы каналов элемента 12 сравнения связаны с выходами аналогичных каналов элемента 13 памяти. Выход счетчика 15 времени является выходом всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подаче в дискретный момент времени сигнала с узла 16 управления коммутатор 4 подключает датчик 1 к консистометру 5. Одновременно с этим элемент 13 памяти включается, а элемент 12 сравнения отключается. При этом сигнал, пропорциональный текущему значению консистенции пульпы

),

(, ), определяемой в сечении А пульпопровода-3, поступает на вход блока 6. При прохождении этого сигнала через управляемый узкополосный фильтр 9 из него выделяется составляющая к, доминирующей частотой f его спектра, которая и поступает в вычислительный блок 11 для определения скорости движения ТФП V . В блоке 11 происходит запоминание в двух- канальном элементе 13 памяти совокупности признаков распознавания локального объема ТФП (его метки): мгновенного значения К и знака производной процесса ее изменения, определяемого с помощью элемента 10. Одновременно включается и счетчик 15 времени. После окончания описанного процесса по команде с узла 16 коммутатор 4 подключает к консистометру 5 датчик 2. Одновременно с этим включается элемент 12 сравнения. Теперь

на вход блока 6 поступает сигнал V

а на вход блока 1 1 1. fa. J . С помощью элемента 12 сравнения происходит не- прерывное сравнение запомненной (с помощью элемента 13 памяти) совокупности признаков распознавания меченого в сечении А пульпопровода локального объема ТФП с ее текущими значениями, определяемыми консистометром 5 и фильтром 9, а также элементом 10 дифференцирования. При прохождении меченого локального объема ТФП через сечение Б пульпопровода на элементе 12 происходит совпадение запомненной совокупности его признаков распознавания, что фиксируется с помощью элемента 14 совпадения. По .сигналу с выхода последнего счетчик 15 останавливается, а узел 16 управления переводит схему в исходное состояние, подготавливая ее к очередному циклу измерения V- . Определяя .время, затраченное меченым локаль-

ным объемом ТФП на прохождение измерительного участка 1

ВЫЧИСЛЯЮТ

.скорость V , в значениях которой градуируется выход блока I1. Если по причине возможного искажения призна- ков распознавания меченого объема ТФП происходит сбой в его обнаружении, то по истечении установленного времени t сброса подается команда с узла 16 на сброс памяти (элемент 13) и времени (счетчик 15). После этого схема переводится в исходное состояние и начинается новый цикл измерер 10

tS

20

25 зо

35

40

5055 ния V. . При этом на выходе счетчика 15 запоминается (хранится) значение V , вычисленное в предыдущем цикле измерения. Описанный цикл измерения скорости периодически повторяется, причем частота повторения циклов (их количество) автоматически меняется в зависимости от величины V . Это обеспечивается наличием функциональной связи с выхода элемента 14 на вход узла 16 управления. При этом поддерживается практически неизменным отношение количества измерений в секунду и величины V, , что приводит к постоянству погрешности измерений во всем диапазоне ее изменения.

Определение и вьщеление доминирующей частоты спектра контролируемого процесса изменения величины консистенции пульпы осуществляется блоками 6-9 следующим образом. Сигнал к(А,б) поступает на вход многоканального -спектроанализатор а-коррелятора (спекора) 6, который обеспечивает непрерывный качественный анализ спектра процесса изменения во времени консистенции пульпы Ку, например, в диапазоне частот до 25 Гц. При этом на его выходах определяется мощность случайного сигнала , j( 1 ,,, . ...,п) полосах частот его спектра: (о, i, . .. , Ь . Блок 7 определения доминирующей частоты fn анализирует информацию, поступающую на его входы со спектроанализатора 6 в течение времени анализа to,, устанавливаемого его задатчиком V(tj,). По окончании времени t, происходит уточнение величины сигнала на выходе блока 8, про-, порционального значению f( спектра анализируемого процесса V,(t), и начинается новый цикл анализа, по окончании которого вновь происходит уточнение выходного сигнала, поступающего на блок управления фильтром и т.д. Блок 8 вырабатывает команду для перестройки узкополосного фильтра 9. Причем изменение этой команды, а значит и перестройка фильтра, разрешается только в течение времени подготовки (1Ь„ ) элемента 13 памяти к запоминанию информации. Указанное время перестройки фильтра 9 определяет- .ся командой V(t), поступающей на вход управления блока 8 с узла I6 управления. Такая синхронизация работы элементов вычислительного блока 11 и моментов перестройки фильтра 9

исключает возможность искусственного искажения информации, поступающей через него на блок 11 вычисления V , По команде фильтр 9 перестраивается на одну из его дискретных полос (до 25 Гц), обеспечивая тем самым вьщеление из сигнала составляющей f V доминирующей частотой f csj его спектра , которая в

данный момент определена устройством. При этом высокая точность определения доминирующей частоты f. обеспечивается использованием в устройстве не просто спектроанализатора, а спекора (спектроанализатора-коррелятора), реализующего высококачественный спектральный анализ исследуемого случайного сигнала.

Редактор Е. Папп

Составитель Р. Гладун

Техред В.Кадар Корректор Г. Рещетник

Заказ 3967/20 Тираж 641 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4