Устройство для измерения влажности древесной стружки Советский патент 1987 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при производстве древес- но-стружечных плит.

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности древесной стружки при длительной 9ксплуатаи ии устройства.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит пьезоэлектрический преобразователь 1, укрепленный на металлической пластине 2, направляющей поступающую на нее из потока древесную стружку 3 на инерционный конвейер 4с укрепленным на нем емкостным преобразователем 5, плоские пружины 6, удерживающие конвейер и создаюи е его прижим через ролик 7 к профильному кулачку 8, приводимому во вращение двигателем 9, пробоотборник 10 с укрепленно на нем щеткой 11, жестко связанной с рейкой 12, перемещаемой через зубчатое колесо 13 двигателем 14, массоизме- ритель, выполненный, например, в виде пробоприемника 15, подвешенного на механотроне 16, электрически соединенного с измерительной схемой 17, нагревательный элемент 18, стадионар но установленную щетку 19, таймер 20 блок 21 коммутации, блок 22 анализаторов сигналов, выполненный, например, в ви,пе выбора частотно-зависимых элементов (фильтров), измерительную схему 23, выполненную, например, в виде генератора электрических колебаний, в резонансный контур которого включен емкостный преобразователь, вычислительное устройство 24, блок 2 регистрации и сигнализации, блок 26 памяти,.выполненный, например, в виде перепрограммируемого устройства (ППЗУ). На базе блока 25 регистрации и сигнализации ППЗУ электрически соединено с вычислительным устройством через микроконтроллер.

Устройство работает следуюпр м образом.

Поток стружки 3, падая на металлическую пластину 2, возбуяздает в ней механические колебания, которые воспринимаются пьезоэлектрическим преобразователем 2. Спетральный состав этих колебаний тесно коррелирован с технологическими параметрами древесной стружки: ее фракционным и

породным составом, формой частиц, плотностью, а также зависит от многих случайных факто7)ов. С выхода пьезопреобразователя электрический сигнал поступает на вход блока 22 анализаторов сигналов. Фильтры анализаторов сигналов производят выделение сигналов различных частот, которые поступают на первый и второй входы вычислительного устройства 24, соединенного с блоком 25 регистрации и сигнализации и блоком 26 памяти.

Отраженный от металлической пластины 2 поток стружки 3 попадает на емкостный преобразователь 5, установленный на качающемся ин-ерционном конвейере 4. Электрический сигнал измерительной схемы 23 емкостного

преобразователя тесно коррелирован с влажностью древесной стружки и зависит от ее параметров, С выхода измерительной схемы 23 электрический сигнал поступает на вход 3 вычислительного устройства 24, запускаемого таймером 20,

Используя информацию, полученную с выходов блока 22 анализаторов сигналов и измерительной схемы 23, вычислительное устройство 24 по предварительно заложенной в нем модели рассчитывает влажность древесной стружки и передает вычисленное значение в блок регистрации и сигнализации. Расчетная модель может быть ли

неиного типа

W ,

0

где W

X а. 5

0

5

величина влажности стружки; значения сигналов измерительной и анализаторов сигналов; параметры модели. Первоначально параметры а; выбираются на основе априорной информации о зависимости влажности от исходных факторов и вводятс в регистры оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) вычислительного устройства.

Качающийся инерционный конвейер 4, у1фепленньш на плоских 6, приводится .в колебательное движение через ролик 7 и кулачек 8 двигателем

9.Конвейер транспортирует поступающую на него стружку на пробоотборник

10,периодически подаваемьм в стру- жечньш поток двигателем 14 через зубчатое колесо 13 и рейку 12, меха31

нически связанную с выключателем SB 1. При выходе пробоотборника 10 из потока набранная им стружка сбрасывается щеткой 19 на пробоотборник 15 массоизмерителя, При движении обратно в поток укрепленная на пробоотборнике щетка 11 очищает пробоотборник от стружки.

После поступления стружки на пробоотборник массоизмерителя блок 21 коммутации по сигналу с вычислительного устройства через выключатель SB 1 и нагревательный элемент 18 запускает таймер 20, который одновременно подает сигнал блоку 26 памяти на запись информации и сигнал пуска вычислительному устройству. По этому сигналу иэ вычислительного устройств 24 в блок памяти переписывается значения сигналов Xj и соответствующие им значения влажности W.

Под действием тепла, поступающего от нагревательного элемента 18, влага из стружки испаряется и ее масса уменьшается до тех пор, пока стружка полностью не высушится.

Таймер 20 через равные промежутки времени запускает вычислительное устройство 24, При каждом запуске вычислительное устройство произво;л 1т расчет влажности по формуле (1), а также определяет влажность стружки весовым методом. Для этого при первом запуске вычислительное устройств запоминает начальное значение массы стружки. При последующих запусках воспринятое от массоизмерителя значение массы стружки сравнивается с предыдущим значением. В случае их неравенства вычислительное устройств считает воспринятое значение предыдущим и ожидает следующего сигнала таймера.

В случае равенства сигналов вычислительное устройство вычисляет влажность стружки весовым методом по формуле

m о - П1, га100%,

(2)

Wg - влажность стружки, найденная весовым методом;

Шц - начальная масса стружки (масса влажной стружки);

т - последнее воспринятое значение массы стружки (масса сухой стружки),

1565

По окончании расчета влажности стружки весовым методом вычислительное устройство с второго выхода дает сигнал с блока 21 коммутации, по которому блок коммутащти отключает нагревательный элемент 18, переключает таймер 20 и включает исполни- тельньш механизм 14 на реверс пробо 0 отборника 10 обратно в стружечный поток, повторяя цикл измерения влажности стружки весовь м методом.

Таймер после переключения дает сигнал блоку памяти на считывание и

15 запускает вычислительное устройство. По этому сигналу записанные в блоке памяти значения сигналов х и влажности W переписываются в ОЗУ вычислительного устройства. В вычислитель0 ном устройстве таким образом оказывается сформированным массив информации об одной и той же порции стружки, который включает: измерительные сигналы X;, параметры модели а;,

5 рассчитанные по модели значения влажности W, и более точное значение влажности, найденное весовым методом. После этого вычислительное устройство производит пересчет параметров

0 модели а, по одному из известн(лх адаптивных алгоритмов, например, по формуле

..

X + а

J

Г х2

m

1)

где а;;

- значения параметров модели в предыдущем j-м цикле измере1П1я влажности;

, - значения параметров модели в последующем j-м цикле измерения влажности;( - коэффициент.

а :

Вновь найденные параметры модели а;-+1 записываются в соответствующие регистры ОЗУ вычислительного устройства .

50 После этого вычислительное устройство выдает сигнал блоку KOMNry- тации с первого выхода, по которому блок коммутации включает исполш тель- ньш механизм 14 на реверс пробоот55 борника 10 из стружечного потока. После возвращения пробоотборника 10 из потока включается выключатель Q, блока 21 кoм fyтaции. При этом вклюS134

чается нагревательны элемент и переключается таймер. Цикл измерения повторяется. В последующем (j + .1)-M цикле измерения влажности весовым методом вычислительное устройство производит параллельно расчет влажности по модели (1) с новыми параметрами модели а;- -t-1, что обеспечивает более точное определение влажности.

Таким образом, вычислительное устройство определяет влажность стружки по заложенной в нем модели в соответствии с текущими сигналами пьезопреобра- зователя и емкостного преобразователя. Однако в силу изменчивости свойств стружки и ряда других трудноучитываемых случайных факторов зависимости влажности от измеряемых параметров медленно меняется во времени. Поэтому устройство измеряет влажность стружки образцовым весовым методом, на что уходит определенное время. Это значение сравнивается с расчетным значением влажности, в результате чего параметры модели корректируются таким образом, чтобы оба значения совпали или мало отличались друг от друга. Дальнейший расчет влажности по результатам емкостного и пьезометрического преобразователей производится по скорректированным параметрам модели.

Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить точность измерений влажности при оптимальной эксплуатации за счет адаптации модели к изменению случайных факторов технологического процесса, а его преимущество перед весовым измерителем влажности заключается в высоком быстродействии и автоматическом измерении.

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности древесной стружки, содержащее емкостный и пьезоэлектрический преобразователи, блоки измерения, анализаторы сигналов, регистрации и сигнализации, отличающееся

тем, что, с цепью повышения точности измерения-при.длительной эксплуатации, оно снабжено массоизмерителем с нагревателем, пробоотборником, таймером, . блоками коммутации, вычислеНИН и памяти, при этом выходы блоков измерения, анализаторов сигналов и массоизмерителя соединены с входами блока вычисления, выходы которого соединены с входами блоков регистрации и сигнализации, памяти и коммутации, причем выходы последнего соединены с нагревателем и входом таймера, выходы которого соединены с входами блока вычисления и памяти.

JW 11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в деревообрабатывающей промьшшенности при производстве дре- весно-стружечных штит. Цель изобретения - повышение точности измерения при«длительной эксплуатации. Устройство содержит емкостный и пьезоэлектрический датчики, измерительную схему, массоизмеритель, нагреватель, таймер, вычислитель. Цель изобретения достигается тем, что в процессе измерений производится периодически коррекция-коэффициентов расчетной модели по измерениям, проведенным весовым методом. 1 ил. сл с ел st ел

Редактор Э.Слиган

Составитель А.Платова Техред М.Дидык

Заказ 4431/49Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

.M,..«.MU.V r-L--L- i.M --- l -- - - - - - -- ....-«--«---

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

Корректор А, Тяско