Ультразвуковой гранулометр Советский патент 1988 года по МПК G01N29/00 

4ib

оо о

СХ) Од

со

Изобретение относится к физическим методам контроля гранулометрических составов суспензий и может найти применение в различных областях про- мьшшенности: электротехнической, обогатительной и т.д.

Цель изобретения - повьриение производительности за счет автоматизации обработки результатов измерения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит последова- . тельно соединенные генератор 1, два акустических измерительных канала 2,3, размещенные на измерительной камере, фазовый детектор 4, пороговый блок 5, формирователь временного сигнала, коммутатор 7, блок 8 деления, блок 9 извлечения квадратного корня, регистратор 10.

Вход блока 8 деления соединен с выходом детектора 4, коммутатор 7 соединен входами с выходами фазового детектора 4 и порогового блока 5, его выход соединен с входом регистратора 10. Устройство содержит мешалку 11 .

Ультразвуковой гранулометр работает следующим образом.

Сигнал с генератора 1 подается на два акустических измерительных канала 2 и 3. Акустические измерительные каналы, разнесенные по высо- те, вырабатывают выходные сигналы, пропорциональные концентрации суспен зии, находящейся в горизонтальной плоскости ультразвуковых лучей каждого из каналов. Эти сигналы подаются на фазовый детектор 4, где происходит вычитание сигнала верхнего ка- нала 2 из сигнала нижнего канала 3.

В первый момент времени, когда частицы суспензии после перемешивания мешалкой 11 равномерно распределены по всему объему, фазы сигналов на выходе каналов 2 и 3 равны и разность фаз равна нулю.

В результате действия внешних сил - силы тяжести и силы сопротивления среды, определяемой по формуле Стокса (внутренними силами Взаимодействия можно пренебречь, т.к. они „. уравновешены), частицы суспензии падают с разной скоростью в зависимости от их размера.

По истечении некоторого времени после перемешивания часть взвешенных частиц (в основном более крупных) опускается ниже уровня верхнего акустического канала 2, не достигнув уровня нижнего канала 3, т.е. концентрация частиц на верхнем уровне становится меньше концентрации частиц на нижнем уровне. На выходе фазового детектора 4 появляется сигнал, пропорциональный концентрации осаждающихся частиц.

В течение некоторого интервала времени изменение напряжения на выходе фазового детектора (пропорционального разности концентраций) соответствует скорости последовательного осаждения частиц, распределенных по размерам.

Очевидно, что разрешающая способность определения, частиц по дисперсности определяется возможностью разнесения акустических каналов на минимальную разность высот (минимальным временем пролета частиц между каналами) и чувствительностью в определении разности концентраций.

Сигнал с выхода фазового детектора 4 поступает на вход порогового блока 5 (регенеративного компаратора) , который срабатывает и фик сиру- ет момент времени, начиная с которого скорость изменения разности концентраций частиц, находящихся между акустическими измерительными каналами 2 и 3, будет соответствовать их скорости установившегося падения. Эта скорость разная для частиц разной величины.

Таким образом, в результате сил тяжести и сопротивления среды-меня- ется разность концентраций между каналами 2 и 3 и происходит распределение частиц по скорости (или времени) осаждения. Соответственно меняется сигнал на выходе фазового детектора I

Сигнал срабатывания порогового

блока 5 (наличие гистерезиса у регенративного компаратора предотвращает повторные ложные срабатывания) включает формирователь 6 временного сигнала, на выходе которого формируется сигнал, величина которого пропорциональна времени осаждения частиц, про шедшему после срабатывания порогового блока 5. Для жидкостей, к которым применима формула Стокса, т.е. с числом Рейнольдса Re 1, это линейно изменяющийся сигнал. Для прочих жидкостей временная функция может быть запрограммирована по соответствующему закону.

Сигналы с выходов фазового детектора А и формирователя 6 временного сигнала подаются на блок 8 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный скорости падения частиц. Сигнал с выхода блока 8 деления поступает на блок 9 извлечения квадратного корня. Выбрав коэффициент соответствующей пропорциональности, получим на выходе блока 9 извлечения квадратного корня сигнал, отображающий функцию распределения частиц в суспензии по размерам, разнесенную во времени ос аждения. Эта функция подается на вход регистратора 10. Одновременно на второй вход регистратора 10 в том же масштабе времени подается сигнал, снимаемый с выхода коммутатора 7, который срабатывает после подачи на его управляющий вход сигнала срабатывания порогового блока 5 и подключает второй вход регистратора 10 к вьгходу фазового детектора 4. Таким образом, регистратор 10 отображает обе функции и, фиксируя момент времени, по

0

5

0

5

этим функциям определяет концентрацию частиц данного размера.

Формула изобретения

Ультразвуковой гранулометр, содержащий измерительную камеру, размещенные на ней на разной высоте два электроакустических канала, блок деления и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности измерения, он снабжен последовательно соединенными фазовым детектором, входы кото1 сго подключены к выходам электроакустических каналов, пороговым блоком и коммутатором, второй вход которого подключен к выхбду фазового детектора, формирователем временного сигнала, включенным между выходом порогового блока и первым входом блока деления, соединенного вторым входом с выходом фазового детектора, и блоком извлечения квадратного корня, включенным между выходом блока деления и вторым входом регистратора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля гранулометрических составов суспензий в различных областях промышленностиi Цель изобретения - повышение производительности за счет автоматизации обработки результатов измерения. Два электроакустических канала 2 и 3, размещенных На разной высоте измерительной камеры, фиксируют концентрацию суспензии по скорости ультразвука. Фазовый детектор 4, подключенный к их выходам, через пороговый блок 5 и коммутатор передает информацию о разности концентраций на регистратор 10. Информация с фазового детектора 4, пройдя вычислительную обработку в блоке 8 деления и блоке 9 извлечения квадратного корня, поступает на второй вход регистратора 10. Эта информация отражает распределение частиц в суспензии по размерам. 1 ил. (Л