ЦИФРОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ГАММА-ПРОФИЛО ГРАФА Советский патент 1970 года по МПК G01L5/00 G06F17/00 

Предлагаемое устройство относится к областн измерения и автоматизации загрузки технологических емкостей (бункеров, доменных иечей и т. д.) сынучими матерналами и предназначено для контроля уровня и профиля распределення материала ио сечению сосуда, доступ в который затруднен пли нежелателен. Для этой цели наиболее эффективно нрименение гамма-нрофилографа, представляющего собой следующую систему с радиоактивным измерительным элементом. Излучатель гамма-профилографа, совершая периодические движения, просвечивает сечение сосуда, а приемник, расположениый диаметрально противоиоложно излучателю, ирн помощи системы автоматического слеження следит за ноложеннем центра нятна гамма-излучения на поверх 1ости материала. Вычислительное устройство гамма-нрофилографа вычисляет текущие значения ирямоугольных координат центра нятна но текущим углам наклона излучателя и приемника при заданном расстоянии между последними. Результаты вычисления непрерывно или нериодическн индицируются при помощи вЕзШОДного устройства. Контроль уровня и профиля материала в емкости иозволяет осуществить оптимальную систему загрузки и необходиг юе по технологии протекание процесса перемещения материала в емкости.

Существующее вычислите.тьное устройство гамма-профилографа представляет собой механическую модель на основе реечного механизма, рейки которого связаны с сельсинамиприемниками дистанционной передачи угла.

Недостатками этого вычислительного устройства являются малая точность вычисления координат, что обусловливается аналоговым методом вычпсления и применением механических элементов, а также низкая надежность нз-за наличия движущихся деталей.

Предлагается цифровое вычислительное устройство гамма-ирофилографа для определення уровня и профиля распределения сыпучих материалов в емкостях, содержащее два преобразователя угол-код, две функциональные матрицы, два управляемых и однн неуиравляемый делитель частоты, генератор временных имнульсов, счетчики, схему совнадения, дешифратор, выходные регистры, вентили и линию задержки.

Предложенное устройство отличается тем, что для новышення его точности и надежности выходы преобразователей угол-код подключены через функциональные матрицы и делители частоты, соедииенные с генераторам имнульсов, подключенным через делитель ко входу временного счетчика импульсов, соединенного с одним из входов вентилей, ко входам суммнрующего и вычитающего счетчиков, выходы

которых через схему совпадения подключены к другим входам вентиле, причем гзыходы суммирующего счетчика через дешифратор и вентили иодключеиь к выходиым регистрам.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого цифрового вычислительного устройства гамма-профилографа для случая пзмереиня профиля материала по замерам координат центра иятиа в п точках по диаметру сосуда. На чертеже приняты следующие обозначения: / - нреобразователь угол-код, 2 - функциональная матрица, 3 - управляемый делитель частоты, 4 - геиератор временных имнульсов. 5 - суммирующий счетчик, 6 - схема совпадения, 7 - вычитающий счетчик, 8 - иеуправляемый делитель частоты, 9 - времепиой счетчик, 10 - дешифратор, 11 - веитилп, 12 - выходные регистры, 13 - линия задержки, 1, л значение координаты Y (уровня материала в емкости) в п точках замера.

Преобразователь / служит для линейного преобразователя аналоговой величины угла в его цифровой эквивалент. Функциональная диодная матрица 2 иредназначена для нелинейного преобразования входного кода. Вход матрицы 2 соединен с выходом соответствующего преобразователя /, а выход ее-с управляющим входом цифрового управляемого делителя частоты 3. Сигиальпый вход обоих делителей 3 иодключен к генератору 4, выход одного из них подключен ко входу суммирующего счетчика 5, а выход другого - ко входу вычитающего счетчика 7. Сигнал на управляющем входе управляемого делителя 3 определяет коэффицинт деления частоты.

Выход генератора 4 через неуправляемьи делитель 8 подключен ко входу счетчика 9, а выход последнего через вентили 11 подключен к выходным регистрам 12, число которых п выбирается равным принятому числу участков ступенчатой апнрокснмацип кривой профиля распределения материалов по диаметру емкости. Выходы суммирующего счетчика 5 и вычитающего 7 поступают на схему 6, выход которой соединен с вентилями 11 i входом линии 13 задержки. Выход линии задержки иодключен к цепям сброса счетчиков 5, 7 и 9. Выход суммирующего счетчика 5 соединен с дещифратором 10. каждый из выходов которого связан с одним из вентилей 11.

Работает устройство следующим образом.

Текущие значения углов поворота аир излучателя и нриемника относительно горизонтали от сельсина-приемника вводятся в аналого-цифровой нреобразователь / соответствующего угла в код. Квант измерения углов выбирается из условия обеснечения заданной точности измерения профиля. Преобразователь / производит линейное преобразование угла в цифровой эквивалент, который через функциональную диодную матрицу 2 поступает на цифровой управляющий вход соответствующего управляющего делителя 5 частоты. На сигнальный вход этого делителя непрерывно поступают импульсы от генератора 4. Частота импульсов f, и. /, на выходе управляемого делителя частоты определяется значением углов сб, i на входе преобразователя / i; соответствии с вьфажениямн:

/. -/(-ctga

/3 -ctgp,

где /С- коэффициент пропорпиональности, вы бираемый из условия создання трсбуемогг быстродействня. Пелннейиая котаигенсная зависимость между частотой на выходе управляемого делителя частоты и величиной угла п входе устройства обеспечивается диодной мат рицей 2.

Импульсы с частотой /, поступают на суммирующий счетчик 5, а с частотой /з - на вычитающий сче1чнк 7. Предварительно все

триггеры счетчика 5 иаходились в состояннп «О, а триггеры счетчика 7 - в состоянии «1. Емкость Л ,„ обоих счетчиков одинакова и определяется расстоянием В между излучателем и приемицком гамма-ирофилографа (днаметром емкости):

л ,,«-5,

где Л ,„ -масштабпый коэффициент.

По мере поступлеиия импульсов код счетчика 5 возрастает, а код счетчика 7 уменьшается. Через время / с начала счета коды счетчиков 5 и 7 сравняются. При этом в суммпрующем счетчике 5 будет код Л -

/(-ctga.J; этот же код находится в вычитающем счетчике 7: - max - - ctgp-/. Подставляя значение А ,„а;г исключая параметр /, можно убедиться что А /(,„ 5

tgv. + tg

является цифровым выражеиием координаты центра пятна гамма-излучения плп, что то же самое, удаленпя его от края емкости.

Временные нмпульсы с генератора 4 через

неунравляемый делнтель 8 ноступают на суммирующий счетчик 9 временных импульсов. Если частота импульсов на выходе делителя 9 равна / гц, то код счетчика 9 в момент / равенства кодов суммирующего счетчика 5 п

вычитающего счетчика 7 равен:

Km tga-tgu

lft f,

/C-CtgocIt К tgse-l-tgji

И соответствует с масштабным коэффициенгутом - координате У центра нятна гамК

ма-излучення, т. е. уровню матернала в емкости в точке, удаленной на расстояние X от ее

края. Следовательно, коды счетчиков-5 и 9 в момент / полностью определяют координаты центра нятна гамма-излучення. lepaTopa 4 временных импульсов на работу ычислительного устройства. Код счетчика 9 через вентили 11 передается 5 выходные регистры 12 координаты Y, колиlecTBO которых п равно заданному чнслу /частков аннроксимации по горизонтали криюй распределения материала в емкости. На ти же вентили поступают сигналы п выходов 1,ешифратора 10, декадпрующего состояние :уммирующего счетчика 5. Сигнал на одном 13 п выходов дешифратора 10 в момент t раз)ешает работу одиого вентиля //, соответст ующего участку аппроксимации по горизонали. Совпадение кодов суммирующего счет ика 5 и вычитающего счетчика 7 фиксируется схемой 6 совпадения кодов, которая ;ыдает команду на открывание вентилей 11 и ерез один из этих вентилей, разрешенных .игиалом на выходе дешифратора 10, переводит код счетчика 9 в соответствующий выход1ОЙ регистр 12. Емкость выходных регистров 2 (как и счетчика 9) выбирается из условия обеспечения точности измерения координаты Задержанный сигнал на выходе линии 13 :ерез цепи сброса переводит счетчики 5, 7, 5 в (сходное состояние. После этого цикл вычис ения повторяется. По мере перемещения центра пятна гамма-излучения ио сечению мкости меняется код суммирующего счетчи:а 5 в момент t совпадения кодов счетчиков и 7; при этом открывается новый вентиль //, код счетчика 9 вводится в соответствующий ;ыходной регистр 12. Изменение уровня мате|иала в емкости сказывается иа величине ко;а счетчика 9 в момент t. При облучении всео диаметра емкости все выходные регистры 2 являются заиолненными. При иовторном фохождении лучом сечения емкости происхоU1T иоочередное изменение состояиия выходных регистров 12 в соответствии с новыми уровнями материала в точках емкости, соответствующи-х участкам аппроксимации ио горизоитали. Выходная информация У сохраняется иа период измерения. Это иозволяет осуществить любые возможные виды вывода цифровой информации: цифровую непрерывную индикацию состояиия выходных регистров, перподическую цифровую запись или примеиить электроннолучевую трубку для изобран-сения профиля распределения материала в емкости. .Предмет изобретения Цифровое выч:1слптелы1ое устройство гамма-ирофилографа для определения уровня и профиля распределеиия сыпучих материалов в технологических емкостях, содержащее преобразователи угол-код, функциональные матрицы, уиравляемые и неуиравляемые делители частоты, генератор временных импзльсов, счетчики, схему совпадения, дешифратор, выходиые регистры, вентили и схему задержки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы устройства, в ием выходы преобразователей угол-код подключены через функциональные матрицы и делители частоты, соединенные с генератором импульсов, подключенным через делитель ко входу временного счетчика импульсов, соединенного с одним из входов венгилей, ко входам суммирующего и вычитающего счетчиков, выходы которых через схему совпадения подключены к другим входам вентилей, иричем выходы суммирующего счетчика через дешифратор и вентили подключепы к выходным регистрам.

ji / / t -.-

.

t TV

. .-;.;.J270858