Бесконтактный конвейерный влагомер Советский патент 1987 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использовано для контроля влажности угля, формовочной смеси и других сыпучих материалов на ленте конвейера в уголь- ной промышленности, энергетике, черной и цветной металлургии, литейном производстве.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение стабиль- кости измерений.

На чертеже показана блок-принципиальная схема влагомера.

- Г(2нератор 1 высокочастотного напряжения подключен к измерительному мосту 2 толщины слоя и измерительному мосту 3 влажности. Одна шина 4 выполнена общей для обоих мостов 2 и 3 и соединена с генератором 1 через конденсатор 5. К шине 4 подсоединены вход фильтра 6 низких частот выход которого соединен с корпусной шиной, и переключающий контакт коммутатора 7 .

Измерительный мост 2 толщины слоя содержит общую шину 8, включенную к генератору 1 через конденсатор 9, .. фильтр 10 низких частот, вход которого подключен к шине 8, а выход - к входу делитель 11 узла,деления,, измерительное плечо 12 и компенсаци- онн®е плечо 13, Измерительное плечо 12 представляет собой два последовательно-согласно включенных диода, анод одного из которых подключен к нормально замкнутому контакту коммутатора 7, катод другого диода - к mine 8 точка соединения диодов - к потенциальному электроду 14 датчика толщины слоя (остальные элементы конструкции датчика на фиг,1 не показаны) и через конденсатор 15 к датчику 16 температуры. Компенсационное плечо 13 также представляет собой

34 подключены к точке следовательно-согласно диодов 37, анод одного соединен с нормгшьно р контактом коммутатора го - с шиной 8,

два последовательно-согласно включен- 45 нему через конденсатор ньгх диода, катод одного из них подключен к шине 4, анод другого диода- к шине В, точка соединения диодов - к конденсатору 1.7.

50

Измерительный мост 3 влажности

включает, общую шину IBj подключенную к генератору I через конденсатор 19, фильтр 20 низких частот, вход которого подключен к шине 18, а выход - к входу делимое узла 11 деления, выход которого является выходом влагомераj компенсационное плечо 21, измерительное плечо 22 и дополнительное компенВлагомер работает сл зом.

Контролируемый матер руда, песок),, несомый лентой 30, проходит над влажности и под датчико слоя. Емкость электрода

O

0

0

5

сационное плечо 23, Плечи моста 3 также состоят из двух последовательно- согласно включенных диодов, при этом анод одного из диодов измерительного плеча 22 и катод одного из диодов компенсационного плеча 23 подключены к нормально замкнутому контакту ком- NiyTaTopa 7, катод одного из диодов компенсационного плеча 21 подключен к шине 4, катод другого диода измерительного плеча 22 и аноды других диодов компенсационных плеч 21 и 23 подключены к шине 18, К точкам соединения диодов измерительного плеча 22 5 подключен измерительный электрод 24 датчика 25 влажности, компенсационного плеча 23 - компенсационный электрод 26, компенсационного плеча 21 - конденсатор 27,

Охранньй электрод 28 соединен с нормально замкнутым контактом коммутатора 7 через два встречно-параллельно включенных диода. Корпусные электроды 29, .также как и остальные электроды датчика 25 влажности, находятся под конвейерной лентой 30, на которой размещается контролируемьш материал 31. Потенциальный электрод 14 расположен над материалом 31,

Электрические эквиваленты: 32 - датчика 25 влажности, 33 - датчика 14 толщины слоя, 34 - датчика 16 температуры, представляющие собой соответственно конденсаторы и резистор, включены в измерительные мосты 2 и 3 также как и датчики 25, 14, 16, но через нормально разомкнутьй контакт коммутатора 7., т.е„ эквивалент 32 подключен к точке соединения последовательно-согласно включенных диодов 35, анод одного из них подключен к нормально разомкнутому контакту коммутатора 7, катод другого - к шине 18, Эквивалент 33 и подключенный к

36 эквивалент

34 подключены к точке соединения последовательно-согласно включенных диодов 37, анод одного из которых соединен с нормгшьно разомкнутым контактом коммутатора 7, катод другого - с шиной 8,

0

5

5 нему через конденсатор

0

Влагомер работает следующим образом.

Контролируемый материал 31 (уголь, руда, песок),, несомый конвейерной лентой 30, проходит над датчиком 25 влажности и под датчиком толщины слоя. Емкость электрода 14 с достаточной степенью точности можно считать пропорциональной толщине слоя мате--: .риала 31 на ленте 30, так как с изменением толщины слоя соответственно изменяется расстояние между электро- дом 14 и материалом 31. Влажность материала 31 на емкость электрода 14 влияния практически не оказывает вследствие того, что диэлектрическая проницаемость влажного материала 31 во ffloгo раз больше проницаемости воздуха. Поэтому емкость электрода 14 зависит, в основном, только от величины воздушного зазора между ним и материалом 31.,

Емкость между измерительным 24 и корпусным 29 электродами при расстоянии между ними в 2 раза большем толщины слоя пропорциональна количеству и диэлектрической проницаемости материала 31 в поле этих электродов, т.е произведению толщины слоя на влажность (для многих материалов зависимость диэлектрической проницаемости от влажности в. определенном диапазо- не является линейной). Кроме того, н емкость электрода 24 в определенной мере влияют толщина и диэлектрическая проницаемость конвейерной ленты 30.

Компенсационный электрод 26 образует с одним из корпусных электродов 29 конденсатор, емкость которого практически зависит только от параметров конвейерной ленты 30. Ширина зазора между охранным 28 и измерителным 24 электродами такова, что проходящие в этот зазор к компенсационному электроду 26 силовые линии электрического поля замыкаются по конвейер ной ленте 30. Угол поворота электрода 26 выбирают при наладке влагомера таким, чтобы приращение емкости электрода 26 при изменении толщины или диэлектрической проницаемости ленты 30 бьшо равно изменению емкости электрода 24. При повороте элек- троДа 26 часть его поверхности перекрывается электродом 24 и не участвует в измерении, так осуществляется плавное регулирование уровня компенсации параметров конвейерной ленты 30. .

Охранный электрод 28 исключает из процесса измерения краевую емкость ,: датчика 25 влажности и защищает измерительный электрод 24 от внешних воздействий, в частности от возникновения проводящих мостиков на увлажненных деталях конструкции датчика

25при гидроуборке конвейера. Поскольку охранный 28 и измерительный 24 электроды находятся под о динаковым потенциалом, то возникшие проводящие мостики замыкаются на охранном электроде 28, который окружает измерительный 24, и не влияют на процесс измерения.

Генератор 1 высокочастотного напряжения питает измерительные мосты 2 и 3. При подключении нормально замкнутого контакта коммутатора 7 выходной сигнал измерительного моста 2 толщины слоя пропорционален разности емкостей электрода 14 датчика толщины слоя и конденсатора 17„ Так как мост 2 налаживают таким образом, чтобы при отсутствии материала 31 на ленте 30 на выходе моста 2 был О, то выходной сигнал моста 2, снимаемы с фильтра 10, можно считать пропорциональным толщине слоя материала 31. Кроме того, выходной сигнал моста 2 зависит и от температуры материала 31, в частности с ее увеличением сопротивление датчика 16 температуры уменьшается и выходной сигнал увеличивается. Датчик 16 температуры представляет собой термистор, находящийся вблизи материала 31 в термодинамическом равновесии с ним.

Выходной сигнал измерительного моста 3 влажности пропорционален разности емкостей электродов 24 и 26, а также конденсатора 27. При наладке влагомера емкость конденсатора 27 и поворот компенсационного электрода

26выбирают таким, чтобы при ОТСУТСТВИИ материала 31 на выходе моста 3 был О независимо от параметров конвейерной ленты 30. При наличии мате- риала 31 над датчиком 25 влажности выходной сигнал моста 3, выделяемьй фильтром 20, пропорционален слоя и влажности материала 31.

Отношение величины выходного сигнала моста 3 к величине выходного сигнала моста 2, определяемое узлом 1 деления, пропорционально влажности материала 31, Если температура материала возрастет, TQ возрастет и его проводимость, и, следовательно, выходной сигнал моста 3. Но одновременно возрастет и выходной сигнал моста 2, а их отношение останется неизменным, поэтому выбор датчика 16 температуры с соответстзующей характеристикой (напри мер. ММТ-4) позволяет практически исключить влияние температуры мате- : риала 31 на показания .влагомера в рабочем диапазоне температур. Такое включение даг-чика 16 температуры позволяет обойтись без дополнительных проводов для его подсоединения и наиболее точно скомпенсировать влияние температуры материала 31, так 10 как ее изменение вызьшает мультиплика- тивное изменение проводимости материала 31 и такое же изменение проводимости..; термистора 16, Одинаковое температурное приращение выходных сигналов мое-J5 ности, включающим измерительный, комтов 2 и 3 обеспечивает достаточную степень компенсации этого- параметра в выходном сигнале узла 11 деления, являющегося выходным сигналом влагомера.

Для контроля-исправности схемы влагомера замыкают нормально разомкнутый и размыкают нормально замкнутый контакты коммутатора 7, При этом отключаются от измерительных мостов 2 и 3 все датчики 14, 16 и 25 и под- КЛ1-ОЧШОТСЯ их электрические эквивален ть1 33э 34 и 32, Выходные сигналы мостов 2 и 3 и влагомера в целом должны

иметь определенные значения, по кото-30 влажности, а вход-делитель - с выхо рым определяют исправность устройст- дом измерительного моста материала, выход узла деления является выходом влагомера, отличающийся тем, что, с целью упроще- 35 ния устройства, вторые концы диагоналей питания обоих измерительных мостов соединены, между собой и, кроме того, через конденсатор - с генератором высокой частоты, а непосредствен- 0 но - с входом фильтра низкой частоты, выход которого подключен к корпусной

ва Вьшолненное соединение диодов 22, 23, 12s 32 и 37 и включение датчика 1 б температуры и его эквивалента 34 через конденсаторы 15 и 36 позволяет это сделать одним перекидным контактом коммутатора 7, что упрощает устройство. Этому же способствует и объединение одной из шин каждого моста 2, 3 в одну шину 4, упрощающее влагомер,

Расположение диодов 52, 22 и 23 на соответствующих электродах 14, 26 и 24 позволяет исключить из процесса

шине и через переключатель и диоды - к электрическим эквивалентам датчиков, при этом датчик температуры подключен

измерения емкость проводов, соединяю- 5 через конденсатор к измерительному щих диоды с мостами 2 и 3, и повысить за этот счет точность измерения. Емкость соединяющих проводов може-т в 10 и более раз превосходить емкость электродов 14, 24 и 26, поэтому температурная и временная нестабильность емкости проводов является источником значительной (до 3%) погрешности влагомера.

Питание обоих мостов 2 и 3 от одного генератора 1 исключает погрешность, вызванную нестабильностью амэлектроду датчика толщины слоя,

2,Влагомер non.l, о-тлич аю щ и и с я тем, что, с целью повыше ния стабильности измерений за счет

50 исклзочения влияния емкости линии св зи датчиков с измерительными мостам диоды измерительного плеча моста то щины слоя, а также диоды измеритель ного и компенсационного плеч моста

55 влажности подключены к линиям связи со стороны электродов датчиков влаж ности и толщинь слоя.

плитуды высокочастотного напряжения, которая может составлять 2-3%, так как выходной сигнал влагомера пропорционален отношению выходных сигналов мостов 2 и 3,

Формула изобретения

t

.Бесконтактный конвейерньй влагомер, содержащий генератор высокой частоты, измерительный мост толщины слоя материала, соединенньй с датчиком толщины, измерительный мост влажности, соединенный с датчиком влажпенсационньш, охранный и два заземленных электрода, расположенных под конвейерной лентой, узел контроля, включающий коммутатор и электричес-

кие эквиваленты датчиков, датчик температуры материала, узел деления, фильтры низкой частоты, конденсаторы, причем каждый измерительный мост одним концом диагонали питания подключен через конденсатор к генератору высокой частоты и непосредственно к входу фильтра низкой частоты, при этом вход-делимое узла деления сое- динен с выходом измерительного моста

шине и через переключатель и диоды - к электрическим эквивалентам датчиков, при этом датчик температуры подключен

через конденсатор к измерительному

электроду датчика толщины слоя,

2,Влагомер non.l, о-тлич аю- щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности измерений за счет

50 исклзочения влияния емкости линии связи датчиков с измерительными мостами, диоды измерительного плеча моста толщины слоя, а также диоды измерительного и компенсационного плеч моста

55 влажности подключены к линиям связи со стороны электродов датчиков влажности и толщинь слоя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля влажности сыпучих материалов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит высокочастотный генератор питания двух измерительньпс мостов: толщины материала и влажности, а также электрические эквиваленты датчиков, датчик температуры, коммутатор, фильтры низких частот и устройство деления. В устройстве определяется отношение сигналов влажности и толщины материала с учетом температуры последнего . Со стороны датчиков влажности и толщины подключены диоды для исключения влияния на результат измерения емкости линии связи датчиков с измерительными мостами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. «е (Л 00 00 00 СО о:

х

Составитель В,Немцев Редактор А.Шандор Техред л. Олийнык Корректор A.

Заказ 2503/37 Тираж 776Подписное

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

.« // / /..;.. Л:- .:;

, у , „1 ,,..„ с .,,

.30

XbSi 2iSSSSSSi i ia.iaaiLu,

pi 2ЯД2бТ2 5 25

V 2

2i

2 3 22