Ультразвуковой гранулометр Советский патент 1991 года по МПК G01N29/00 

1

(21)4469064/28

(22)01.08.88

(46) 15.03.91. Бюл. № 10

(72) Э.И.Ходанович и С.К.Германов

(53)620.179.16(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Г 896542, кл. G 01 N 29/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР N: 1430869, кл. G 01 N 29/00, 1986. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГРАНУЛОМЕТР

(57)Изобретение относится к физическим методам контроля гранулометрического состава суспензий и может найти применение в различных областях промышленности. Целью изобретения является повышение производительности измерения и расширение диапазона контролируемых величин за счет исключения предварительного определения закона осаждения частиц во времени. Обработка результатов измерения в устройстве осуществляется в виде дискретных зна- чений при автоматически изменяемом интервале интегрирования выходного сигнала с фазового детектора. 1 ил.

Изобретение относится к физическим методам контроля гранулометрического состава суспензий и может быть использовано в различных областях промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности измерения и расширение диапазона контролируемых величин за счет исключения предварительного определения закона осаждения частиц во времени.

На чертеже изображена блок-схема ультразвукового гранулометра.

Ультразвуковой гранулометр содержит генератор 1, два электроакустических изме-. рительных канала 2 и 3, размещенных на измерительной камере на разной высоте, соединенный с их выходами фазовый детектор 4, соединенный с ним пороговый блок 5, последовательно соединенные аналоговый коммутатор 6 с памятью, вход управления которого соединен с выходом порогового блока, а сигнальный вход.- с выходом верхнего электроакустического канала 2, вычи- татель 7, второй вход которого соединен с выходом нижнего электроакустического канала 3, нуль-орган 8, одновибратор 9, соединенный с ним входом Сброс интегратор 10, сигнальный вход которого соединен с выходом фазового детектора 4, первый вход управления - с выходом порогового блока 5, второй вход управления - с выходом нуль- органа 8, выход - с входом регистратора 11, а вход Сброс аналогового коммутатора 6 с памятью соединен с выходом одновибрато- ра9.

Ультразвуковой гранулометр работает следующим образом.

Сигнал с генератора 1 поступает на два акустических измерительных канала 2 и 3. Акустические каналы измерения концентрации суспензии, разнесенные по высоте, вырабатывают выходные сигналы, пропорциональные концентрации суспензии,находящейся в горизонтальной плоскости ультразвуковых лучей каждого из каналов. Эти сигналы поступают на фазовый детектор 4, где происходит вычитание сигнала Ci верхнего канала 2 из сигнала Си нижнего канала 3.

Известно, что в результате действия сил тяжести и сопротивления среды скорость

сл

С

о со сл

VI

осаждения частиц определяется их размерами. В первый момент времени, когда частицы суспензии после перемешивания равномерно распределены по всему объему, сигналы на выходе каналов 2 и 3 равны и их разность равна Сц-С| 0.

По истечении некоторого времени после перемешивания часть взвешенных частиц (в основном более крупных) опустится ниже уровня верхнего акустического канала, не достигнув уровня нижнего канала, т.е. концентрация d частиц на верхнем уровне станет меньше концентрации Си частиц на нижнем уровне. На выходе фазового детектора А появится сигнал Сц-С| С 0. Этотсиг- нал поступает на вход порогового блока 5, который срабатывает и выдает управляющий сигнал на вход аналогового коммутатора 6 с памятью. На выходе аналогового коммутатора 6 устанавливается сигнал С. Этот сигнал поступает на вход вычитателя 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода канала 3.

По истечении некоторого времени т, определяемого разностью высот каналов 2 и 3 и скоростью падения частиц (U), сигналы оычитателя 7-сравняются и на его выходе сигнал станет равным С|-Сц 0, в результате чего подключенный к выходу вычитателя 7 нуль-орган 8 срабатывает. Таким образом, между срабатываниями порогового блока 5 и нуль-органа 8 содержится интервал времени t, в течение которого происходило падение частиц определенной дисперсности с исп снтроцисй С между каналами 2 и 3. В течение этого интервала времени скорость падения частиц равна

n-dh U dF

где h - расстояние между каналами 2 и 3 будет соответствовать скорости изменения разности концентраций С между каналами,

т.е.

dC

K U dt

где К - коэффициент пропорциональности;

С К J U (t) dt. ч

Сигнал с выхода фазового детектора 4 поступает на вход интегратора 10, время интегрирования которого ti и t2 определяется интервзлом срабатывания порогового блока 5 и нуль-органа 8. По сигналу срабатывания нуль-органа 8 на выходе одновиб- раюра 9 формируется короткий импульс, по которому аналоговый коммутатор 6 с памятью переписывает на свой выход новое текущее значение коцентрации Ci, а также сбрасывается интегратор в исходном нулевое состояние. Затем происходит аналогично новый цикл измерения и т.д. до окончания выпадения частиц между каналами.

Сигнал с выхода интегратора 10 поступает на вход регистратора 11, который отображает значение концентрации С частиц данной дисперсности (первое срабатывание соответствует наиболее крупным частицам). Таким образом, регистратор 11 отображает во времени функцию концентрации суспении по дисперсности в виде дискретных точек. Очевидно,что дискретность определяется временем измерения, которое, в свою очередь,зависит or расстояния между акустическими каналами и от скорости выпадения частиц. Шкалы дисперсности и концентрации можно проградуировать в относительных единицах или абсолютных на эталонных суспензиях.

Таким образом, определение функции

распределения частиц суспензии по гранулометрическому составу осуществляется независимо от закона осаждения частиц.

Формула изобретения

Ультразвуковой гранулометр, содержащий генератор, измерительную камеру, размещенные на ней на разной высоте два электроакустических канала, подключенный к их выходам фазовый детектор,

соединенный с ним пороговый блок и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения диапазона контролируемых величин, он снабжен последовательно соедипенными аналоговым коммутатором с памятью, вход управления которого соединен с выходом порогового блока, а сигнальный вход - с выходом верхнего электроакустического канала, вычитателем,

второй вход которого соединен с выходом нижнего электроакустического канала, нуль-органом одновибратором и соединенным с ним входом Сброс интегратором, сигнальный вход которого соединен с выхо0 дом фазового детектора, первый вход управления - с выходом порогового блока, второй вход управления - с выходом нуль- органа, выход - с входом регистратора, а вход Сброс аналогового коммутатора с

5 памятью соединен с выходом одновибра- тора.