Устройство для ультразвукового контроля гранулометрического состава материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано в горнообогатительной,- химической и других отраслях промышленности для контроля качества пульпы.

Цель изобретения - повышение точ ности контроля .за счет учета фракционного, состава пульпы.

На чертеже представлена блок-схе ма устройства для ультразвукового контроля гранулометрического состава материалов.

Устройство содержит последовательно соединенные первый генератор 1 видеоимпульсов и первый пьезопреоб- разо ватель 2, последовательно соединенные второй пьезопреобразователь 3 и первый усилитель 4, последовательно соединенные второй генератор 5 видеоимпульсов и третий пьезопреобразо ватель 6, схему 7 деления, второй усилитель 8 и три формирователя 9-11 импульсов, измерительный сосуд 12 с впускным 13, выпускным 14 и вытяжным 15 трубопроводами, последовательно соединенные измерительный генератор 16, блок 17 селекции, счетчик 18, аналоговый преобразователь 19 и схему 20 вычитания, выход которой подключен к первому входу схемы 7 деления, блок 21 задания, подключенный

1

к второму входу схемы 20 вычитания, последовательно соединенные мультивибратор 22, одновибратор 23, ди4)фе ренциатор 24, амплитудный ограничитель 25, второй одновибратор 26 и блок 27 селекции, второй вход которого подключен к выходу первого усилителя 4, выход - к второму входу схемы 7 деления, выход мультивибратора 22 подключен к входу первого формирователя 9 импульсов, выход которого соединен с входом первого генератора 1 видеоимпульсов, и к входу второго формирователя 10 импульсов, выход которого соединен с входами второго генератора 5 видеоимпульсов и третьего формирователя 11 импульсов и с вторым входом первого блока 17 селекции, подключенные к выходу второго усилителя 8 последовательно соединенные третий блок 28 селекции и пороговьй элемент 29, выход которого подключен к третьему входу первого блока 17 селекции и к второму входу аналоговог преобразователя 19, выход которого

-

2608382

подключен к второму входу счетчика 18, выход третьег о пьезопреобразова- теля 6 подключен к входу второго усилителя 8, а выход третьего форми5 рователя 11 импульсов соединен с вторым входом третьего блока 28 селекции Кроме того, измерительный сосуд 12 выполнен в виде полой цилиндрической втулки с закрепленными на ней пер- JO вым 2 и вторым 3 пьезопреобразовате- лями, закрытой с одного конца конической пере::одной воронкой 30, к которой подсоединен выпускной трубопровод 14, а с другого конца - плос15 кой крышкой 31, в которой закреплены впускной трубопровод 13 с.установленным на нем третьим пьезопреобра- зователем 6 и вытяжной трубопровод 15.

20 Устройство для ультразвукового контроля гранулометрического состава материалов работает следующим образом.

В вытяжном трубопроводе 15 и во

25 впускном трубопроводе 13 создается постоянное всасывающее усилие посредством которого.происходит отбор пробы пульпы из технологической емкости. Причем количество отбираемой пробы

30 определяется величиной всасывающего усилия и плотностью пульпы. При постоянном всасывающем усилии количество отбираемой пробы пропорционально плотности пульпы.

Через впускной трубопровод 13 ото бранная проба пульпы подается в измерительный сосуд 12, где вследствие ограниченного ее расхода через выпускное отверстие трубопровода 14 формируется определенньй объем контролируемого материала.

Вви,цу пониженного давления во внутренней полости измерительного сосуда 12, создаваемого за счет отср- , са воздуха через вытяжной трубопро35

40

50

вод 15, поступающая проба пульпы дегазируется.

Под действием силы тяжести в сформированном объеме пульпы происходит

непрерывная сегрегация частиц измельченного материала в соответствии с их крупностью и удельным весом. Поскольку удельный вес сырья, поступающего на обогащение, флуктуирует не- 55 значительно, плотность контролируемого материала на фиксированном уровне измерительного сосуда 12 опреде- . ляется гранулометрическим составом

измельченного материала в исходт,ном продукте.

Мультивибратор 22 генерирует прямоугольные импульсы, кажд.ый из которых посредством формирователей 9 и 10 импульсов запускает генераторы 1 и 5 видеоимпульсов. При этом на пьезопреобразователи 2 и 6 поступают видеоимпульсы, под воздействием которых пьезопреобразователи 2 и 6 создают ультразвуковые колебания в контролируемой среде. При прохождении через пульпу ультразвуковых колебаний, сформированных первым пьезо преобразователем 2, происходит их затухание, величина которого зависит от концентрации частиц измельченного материала в контролируемом объеме.

Пьезопреобразователи 2 и 3 расположены по диаметру измерительного сосуда 12, а вертикальная часть впускного трубопровода 13 смещена по отношению к образующей сосуда 12, чт приводит к вращению контролируемого материала, а в плоскость контроля попадают лишь те частицы, которые за время движения не успели переместиться по вертикали ниже этой плоскости.

Второй пьезопреобразователь 3 вслед вие прямого пьезоэффекта преобразует упругие колебания среды в электрический сигнал А, который усиливается первым усилителем 4 и поступает на второй блок 27 селекции.

Каждььй из импульсов, сформирован- ный мультивибратором 22, включает первый одновибратор 23, который генерирует прямоугольный импульс фиксированной длительности. Длительность этого импульса определяется временем прохождения ультразвукового сигнала через контролируемый объем пульпы и фактически равна времени задержки открывания второго блока 27 селекции

после генерации видеоимпульса первым

генератором 1 видеоимпульсов. В результате дифференцирования положительный прямоугольный импульс, сформированный первым одновибратором 23, превращается в два (положительный и отрицательный) последовательных импульса. Амплитудный ограничитель 25 пропускает только второй из них (отрицательный) . Этот импульс запускает второй одновибратор 26, который в свою очередь формирует импульс, длительность которого определяет время открывания второго блока 27 селекции

s 0 5

0 5

о

5 0

5

0 5

Третьим пьезопреобразователем 6 импульс упругих колебаний излучается в поток пульпы, которая перемещается вначале по впускному трубопроводу 13, а затем во внутреннем пространстве измерительного сосуда 12, являясь тем самым волноводом, по которому ультразвуковой импульс достигает поверхности пульпы в измерительном сосуде 12.

В точке соприкосновения потока с поверхностью пульпы происходит частичное отражение ультразвукового импульса. Отраженный импульс, распространяясь в обратном направлении по струе пульпы, достигает третьего пьезопреобразователя 6, где вследствие прямого пьезоэффекта превращается в электрический сигнал, который усиливается вторым усилителем 8 и подается на третий блок 28 селекции.

Измерительный генератор 16 формирует импульсы фиксированной частоты, например 10 мГц. В том случае, если первый блок 17 селекции открыт, а это имеет место с момента излучения ультразвукового сигнала третьим пьезопреобразователем 6 и до момента прихода отраженного импульса, счетчик 18 осуществляет подсчет импульсов, сформированных измерительным генератором 16 и пропущенных первым блоком 17 селекции. При частоте следования импульсов 10 мГц временной интервал между импульсами составляет О, 1 МКС и таким образом счетчик 18 определяет сумму импульсов или же промежуток времени, выраженный в де- . сятых долях микросекунды.

Для 1 ого, чтобы не пропустить на .пороговый элемент 29 электрические колебания, сформированные вторым генератором 5 видеоимпульсов, и уменьшить влияние случайных шумов, третий формирователь 11 импульсов вырабатывает импульс, в течение которого третий блок 28 селекции закрывается. Длительность импульса, формируемого третьим формирователем 11, выбирается таким образом, чтобы к моменту прихода отраженного сигнала третий блок 28 селекции был открыт. Отраженный импульс включает пороговый элемент 29, который закрывает первый блок 17 селекции. Уровень срабатьша- ния порогового элемента 29 выбираетгя из расчета фиксации прихода только интересующего отраженного импульс

После срабатьшания порогового элемента 29 аналоговый преобразователь 19 преобразует количество импульсов, определенное счетчиком 18 и зафиксированное в числовом коде а анало- говьш сигнал. По завершению преобразования осуществляется сброс показаний счетчика 18 путем подачи на его первый вход сопровождающего сигнала с второго выхода аналогового преобразователя 19.

В схеме 20 вычитания из сигнала, амплитуда которого соответствует времени прохождения ультразвуковым сигналом по струе пульпы всей длины измерительного сосуда 12 (эта величина вводится предварительно в блок

21 задания), вычитается текущее изме- 20 мы деления, выход мультивибратора

ренное значение. Таким образом, определяется уровень h пульпы в измерительном сосуде.

В схеме 7 деления вычисляется величина отношения A/h, по которой судя о содержании х измельченного материала в пульпе. Взаимосвязь (A/h) определяют предварительно опытным путем для заданного положе- ния пьезопреобразователей 2 и 3 по высоте измерительного сосуда 12. Таким образом осуществляется контроль определенного класса крупности измельченного материала. Перемещением пьезопреобразователей 2 и 3 по высоте сосуда 12 достигается изменение величины контролируемого класса крупности измельченного материала. Таким образом, осуществляется контроль содержания измельченного матерала в пульпе с учетом фракционного состава, что повьшает точность и производительность контроля.

Формула изобретени

1. Устройство для ультразвуковог контроля гранулометрического состав материалов, содержащее последователно соединенные первый генератор видеоимпульсов и первый пьезопреобра- зователь, последовательно соединенные второй пьезопреобразователь и первый усилительi последовательно соединенные второй генератор видеоимпульсов и третий пьезопреобразователь, схему деления, второй усйли

тель и три формирователя импульсов, отличающееся тем, что, с целью поныи1ения точности и производительности, оно снабжено измерительным сосудом с впускным, выпускным и вытяжным трубопроводами, последовательно соединенными измерительным генератором, блоком селекции, счетчиком, аналоговым преобразователем и схемой вычитания, выход которой подключен к первому входу схемы деления, блоком задания, подключенным к второму входу схемы вычитания, последовательно соединен- ными мультивибратпэром, амплитудным ограничителем, вторым одновибратором и блоком селекции, второй вход которого подключен к выходу первого усилителя, а выход к второму входу схе

подключен к входу первого формирователя импульсов, выход которого соединен с входом первого генератора видеоимпульсов, и к входу второго

формирователя импульсов, выход которого соединен с входами второго генератора видеоимпульсов и третьего формирователя импульсов и с вторым входом первого блока селекции, подключенными к выходу второго усилителя, последовательно соединенными третьим блоком селекции и пороговым элементом, выход которого подключен к третьему входу первого блока селекции и к второму входу аналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу счетчика, выход третьего пьезопреобразователя подключен к входу второго усилителя, а выход третьего формирователя импульсов - с вторым входом третьего блока селекции.

2.. Устройство по П.1, отличающееся тем, что измери- тельньш сосуд выполнен в виде полой цилиндрической втулки с закрепленными на ней первым и вторым пьезо- преобразователями, закрытой с одного конца конической переходной воронкой, к которой подсоединен выпускной трубопровод, а с другого конца - плоской крышкой, в которой закреплены впускной трубопровод с установленным на нем третьим пьезе- преобразователем и вытяжной трубопровод.

Редактор Л. Повхан

Составитель Г. Максимочкин

Техред Л.Сердюкова Корректор М. Шароши

Заказ 5223/44 Тираж 778Подписное

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

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано в горнообогатительной, химической и других отраслях промышленности для контроля качества пуль- лы. Цель изобретения - повьшение точности контроля за счет учета фракционного состава пульпы.Контролируемая пульпа подается в измерител;:,ный сосуд под действием перепада давления. С помощью акустического уровнемера измеряют уровень h пульпы. Одновременно осуществляют прозвучива- ние пульпы в горизонтальной плоскости с помощью электроакустических преобразователей и измеряют амплитуду А принятого акустического сигнала. С помощью блока деления получают величину A/h, по которой судят о содержании измельченного материала определенного класса крупности в пульпе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с $ СО