Нейтронный влагомер

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и}1004831 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.02.81 (21) 3248621/18-25

Р К з с присоединением заявки HP

G 01 И 23/08

Государственный. комитет

СССР по хеяам изобретеннй и открмтий (23) Приоритет (53) УДК5 3. 52 (088. 8) Опубликовано 15.03 83,Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 15.03.83 ф

В.П. Авдеев, д. Муканов, Л.П. Мыычяев и А.Т. Казнаков= === .=--.

9 : " -.

Особое проектно-конструкторское бюро Научнопроизводственного объединения "Черметавтоматик и Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) Авторы изобретения (71) Заявители (543 НЕЙТРОННЫИ ВЛАГОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь= эоваио, например, при измерении влажности металлургического кокса.

Известны радиоизотопные измерительные системы, содержащие два приемника излучения - измеряемого и эталонного, промежуточный преобра зователь, сервопривод, компенсаци-. онный клин и выходной прибор, Раз.ностиый сигнал от измеряемого и эталонного излучений воздействует на сервопривод, перемещающий компенсационный клин таким образом, что величина разностного сигнала приводится к нулю. Отсчет ведется по положению компенсационного клина (1).

Недостаток этой измерительной системы заключается в сложности, обусловленной наличием второго приемника излучения и компенсационного клина.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является известный нейтронный влагомер, содержащий последовательно соединенные источник излучения, датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующий блок и эаписывающий прибор. Источник излучения излучает быстрые нейтроны и в окружающем его материале (объекте конт5 роля), например коксе формируются медленные нейтроны, -плотность которых измеряется с помощью датчика иэ* лучения, по этой плотности судят о влажности материала, Полученный сиг10 нал усиливается, преобразуется и по.ступает н» потенциометр (2).

Недостаток этого. нейтронного вла гомера заключается в низкой точности измерения влажности, обусловленной тем, что не учитывается в явном виде сложная зависимость (модель объекта контроля) между интенсивностью излучения быстрых нейтронов и плотностью медленных нейтро20 нов, параметры которой собственно и характеризуют влажность анализируемого материала, не устраняются динамические искажения измерительной цепи и эффекты действующих на нее помех.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что s известный нейтронный влагомер, содержащий последовательно соединенные источник излучения, 1004831 датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующий блок, а также записывающий прибор, введены последовательно включенные электрический задатчик интенсивности излучения, модель объекта контроля, модель. измерительной цепи, первый блок сравнения, ограничитель первый интегратор, выход которого подключен к входу записывающего прибора и второму входу модели объекта контроля, выход регистрирующего блока соединен с вторым входом первого блока сравнения, Модель измерительной цепи содер" жит последовательно соединенные второй блок сравнения, второй интеГра" тор, выход которого поделючен к нходу второго блока сравнения.

На чертеже представлена схема нейтронного влагомера. 2О

Нейтронный влагомер содержит Источник 1 излучения, объект 2 коит" роля, датчик 3 излучения, блок 4 предварительного усиления, регистрирующий блок 5, задатчик б интенсивности излучения, модель 7 объекта контроля, первый блок 8 сравнения, и первый интегратор 9, образующие модель измерительной цепи 10, второй блок 11 сравнения, ограничитель 12, например, усилитель с насыщением, второй интегратор 13, записывающий прибор 14, например автоматический электронный потенциометр.

Устройство работает следующим образом.

Зз

Источник 1 излучения излучает быстрые нейтроны, которые, проходя через объект 2 контроля, например, кокс, формируют медленные нейтроны, плотность которых зависит от содер- 40 жания влаги н материале. Плотность медленных нейтронов измеряется датчиком 3 излучения (в частности, датчиком типа ДВН-2). Сисгнал с выхода датчика 3 поступает на блок 4 пред- 4$ варительного усиления (типа БПУ-З), а затем на регистрирующий блок 5

,типа РБ-2), на выходе которого получается электрический сигнал, пропорциональный плотности медленных нейтронов.

Задатчиком 6 интенсивности излучения задается сигнал, пропорциональный интенсивности источника 1 излучения. Этот сигнал поступает на модель 7 объекта контроля, которую в рабочем диапазоне изменений влажности кокса можно представить, в частностк., в ниде зкспоненциальной зависимости, т.е.

1 () = I.e

-к(М

P где 1„(t) — сигнал на ныходе модели объекта контроля в t-ый момент времени; 65

1 — выходной сигнал задатчика б;

k(t) †коэффициент, характеризующий влажность кокса.

Сигнал 1 в блоке 7 .преобразуется по укаэанной зависимости и поступает на вход модели 10 измерительной цепи, например, в ниде инерционного звена первого порядка, которое описывается выражением

Д 1(47

Т + I (t) Е1 (t) где К - коэффициент усиления;

Т вЂ” постоянная времени инерции,"

I выходной сигнал модели измерительной цепи.

Таким оператором удовлетворительно описывается натурная измерительная цепь, содержащая датчик 3 излучения, блок 4 предварительного усиления и регистрирующий блок 5.

Сйгнал IH натурного измерительного канала с выхода регистрирующего блока 5 и сигнал I„модельного измерительного канала с выхода интегратора 9 поступает на входы второго блока 11 сравнения, где из сигнала IH вычитается сигнал 1. Сигнал

Ь1 о полученной разности подается . на вход ограничителя 12, где среза" ются большие выбросы сигнала М, обусловленные редкими, но большими по величине помехами. Введение ограничителя 12 повышает точность дальнейшего преобразования сигнала.

Сигнал с выхода ограничителя 12 поступает на вход второго интегратора 13 (И-регулятора) модели объекта.

На выходе интегратора 13 получается сигнал о величине. k(t) по сле дующим зависимостям

Т к(t) = J 61(&)дВ, $-Г 1 (В) при )а1 (В) I = А 1(9) = А при gI ®) ) А

-А при A I (9): -А где А — постоянный коэффициент, устанавливающий величину зоны ограничения ограничителя 12, Сигнал k(t) характеризует влажность кокса и записывается записывающим прибором 14.

Введение в радиоизотопную измери тельную систему модели объекта контроля, модели измерительной цепи, блока сравнения, ограничителя и интегратора позволяет в явном виде учитывать преобразование излучения в объекте контроля и измерительной цепи и соответственно более точно измерять свойства объекта контроля, во-первых эа счет применения точ1004831

Составитель М. Данилов

Редактор Л. Повхан Техред К.Мыцьо Корректор Г.Решетиик

Заказ 1870/53 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной прямой модели объекта контроля. (В частном случае она взята в виде экспоненциальной зависимости. B общем же случае это может быть и динамяческое преобразование. В прототипе для получения сигнала о влажности кокса вынуждены применять обратную модель объекта контроля.

Обращение же математических опера-. торов связано с существенным увеличением высокочастотных помех. Поэтому обычно прибегают к использованию упрощенных моделей объектов контро..ля, что отрицатель.«о сказывается на точности измерения). Во-вторых, за счет введения модели измерительной цепи, которая позволяет устранить динамические искажения сигнала, за счет восстановления сигнала на ее входе. Для этого требуется обращение модели измерительного тракта, которое производится неявным образом, что также повышает помехозащищенность устройства. Кроме того, для устранения больших единичных выбросов установлен ограничитель.

Mo) åëèðoâàíèå нейтронного влагомера при условии, что изменение его параметров функционально зависит, например, от температуры окружающей среды и при наличии больших выбросов, появляющихся в случайные моменты времени по закону Пуассона, показывает, что его применение позволяет увеличить точность измерения на

15% по сравнению с известными конструкциями нейтронных влагомеров.

Формула изобретения

1. Нейтронный влагомер, содержащий последовательно соединенные источник излучения, датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующий блок и записывающий п;ибор, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно включенные электрический задатчик интенсивности излучения, модель объекта контроля, модель измерительной цепи, первый блок сравнения, ограничитель, первый интегратор,.выход которого под»

15 ключен к входу записывающего прибора и второму входу модели объекта контроля, выход регистрирующего блока соединен с вторым входом первоГо блока сравнения.

2. Влагомер по и. 1, о т л и— ..ч а ю шийся тем, что.модель измерительной цепи содержит последовательно соединенные второй блок сравнения и второй интегратор, вы2 ход которого подключен к входу второго блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автоматизация производства и проиышленная электроника. Энциклопедия современной техники.сМ;„ Советская энциклопедия", т. 3, с. 134

136, 1964.

2. Смоляк B.. А., Щербицкий Б.В., Евсеева Н.Т, Опыт нейтронной влагометрии в чернсй металлургии. М., Атомиздат, с. 13, 1974 (прототип).