Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды и устройство для его осуществления

 

1. Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящий в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до и после изменения первичного поля, установлении iToporo чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине разности вторичного поля и порога чувствительности , отличающийся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения, изменения электромагнитного поля осуществляют его деформацией на величину, равную его деформации от электропроводящего тела минимального заданного размера, в период деформации изменяют полосу пропускания в сторону верхних частот, измеряют величину фазового сдвига вторичного поля, по которой устанавливают порог чувствительности, после окончания деформации сужают полосу пропускания и измеряют вторичное поле. 2. Устройство для обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящее из генератора; с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем , электронного ключа и последовательно соединенных запоминающего элемента и порогового элемента, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения, оно снабжено контрольной обмоткой, генератором контрольных импульсов, задатчиком контрольных импульсов, задатчиком опорного напряжения, дополнительным электронным ключом, аналоговым преобразователем и последовательно соединенными синхронным детектором, управляемым фильтром с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилителем переменного напряжения и амплитудным дискриминаторе, управляющий вход которого соединен с выходом аналогового преобразователя, а вход соединен с входом дополнительного электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора контрольных импульсов, управляющими входами электронного ключа и управляемого фильтра и с выходом генератора контрольных импульсов, причем контрольная обмотка соединена непосредственно с входом и через задатчик контрольных импульсов с выходом электронного ключа, а выход задатчика опорного напряжения соединен с вторым входом порогового элемента.

СОЮВ ССОЕТСНИХ

63ВЮВВТН

РЕСИ ВЛИН

А рцО В 03 В 13/00 а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, :

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ COCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2t) 3572673/22-03 (22) 04.04.83 (46) 07.09.84. Бюл. Ф 33 (72) Т.Н. Шкилева, В.Г. Шкилев, Л.Т. Хобин, А.Ф. Тирмяев и Г.Г. Инешин (71) Иирнинское управление Научнопроизводственного объединения

"Сибцветметавтоматика" (53) 622.723(088.8) (56) 1. Кошарский Б.В. и др. Автоматизация обогатительных фабрик. М., "Недра", 1966, с. 101-102.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 900855, кл. В 03 С 1/30, 19?О (прототип) ., (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ТЕЛ В ПОТОКЕ РУДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состо" ящий в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до и после изменения первичного поля, установлении йврого чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих ;ел по величине разности вторичного поля и порога чувствительности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения, изменения электромагнитного поля осуществляют его деформацией на величину, равную его деформации от электропроводящего тела минимального заданного размера, в период деформации изменяют полосу пропускания в сторону верхних частот, измеряют величину фазового сдвига вторичного поля, по которой устанав ливают порог чувствительности, после окончания деформации сужают полосу пропускания и измеряют .вторичное поле.

2. Устройство для обнаружения электропроводящих тел в потОке руды, состоящее из генератора с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем, электронного ключа и последовательно соединенных запоминающего элемента и порогового элемента, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности обнаружения, оно снабжено контрольной обмоткой, генератором контрольных импульсов, Э задатчиком контрольных импульсов, задатчиквм опорного напряжения, дополнительным электронным ключом, аналоговым преобразователем и послеI довательно соединенными синхронным

Q детектором, управляемым фильтром с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилителем переменного напряжения и амплитудным дискриминатором, управляющий вход которого соединен с выходом аналогового преобразователя, а вход соединен с входом дополнительного электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора контрольных импульсов, управляющими входами электронного ключа и управляемого фильтра и с выход м генерато- ф, ра контрольных импульсов, причем контрольная обмотка соединена непосредственно с входом и через задатчик контрольных импульсов с выходом электронного ключа, а выход задатчика опорного напряжения соединен с вторым входом порогового элемента.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к способаи и устройстваи для автоматического обнаружения металлических предметов в потоке руд, и может быть использовано в металлургической, горнодобывающей и других отраслях промышленности, где необходима защита, например, дробильного оборудования от попадания металлических пред- 1О метов с основным потоком материала, а также может быть использовано в качестве самородкоулавливателя на драгах и классификатора на обогревательных фабриках. 15

Известен способ обнаружения ме-" таллов, заключающийся в облучении потока руды электромагнитным полем и измерении отклика от проводящего либо ферромагнитного тела, которое O производится на фоне первичного поля 513.

Известен также металлоискатель, реализующий данный способ, содержащий последовательно соединенньи re- д нератор, однокатушечный индукционный датчик, усилитель, детектор и регистратор

Такой способ обнаружения электропроводящих тел и устройства для его осуществления (металлоискатели) обладают низкой чувствительностью, поскольку измерение отклика от проводящего либо ферромагнитного объекта производится на фоне значительно-35 го первичного поля.

Известен способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящий в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до и после изменения первичного поля, установлении порога чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине разности вторичного поля и порога чувствительности Г2

Известный способ значительно повышает точность обнаружения электропроводящих тел при выполнении следующих условий: правильности выбора рабочей частоты облучения в за-висимости от реальных характеристик материала, выбора наиболее благоприятного для обнаружения тела направ— ления первичноГо поля, наблюдения в наиболее благоприятном направлении вторичного поля, вызванного обнаружи1 1 1 )820 2 ваемым телом, и необходимости правильно определять коэффициент усилия устройства регистрации в зависимости от характеристики потока материала.

Известно устройство для обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящее из генератора с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем и последовательно соединенных запоминающего элемента и порогового элемента. В устройстве имеются также блок нахождения максимума, две схемы И, а -енератор выполнен в виде источника постоянного тока (2).

Использование многокатушечного индукционного датчика дифференциального типа позволяет в отсутствии сигналов от,цвижущихся предметов подавить первичное поле. Это позволяет при тщательной балансировке индукционного датчика и большом усилении усилителя поднять чувствительность металлоискателя.

11едостатком известных способа и устройства является низкая надежность обнаружения и чувствительность регистрации электропроводящих ипи ферромагнитных тел, которая объясняется следующим образом.

Вследствие неизбежной ;:естабильности параметров индукционного датчика, смещения датчика относительно металлических масс технологического оборудования, а также смещения передающей обмотки относительно приемной из-за вибрации, температурных изменений и т.д. возникает асимметрия и на выходе индукционного датчика появляется несущая частота (первичное поле), которая снижает чувствительность металлоискателя.

Для устранения этого явления требуется внимание высококвалифицированного персонала, т.е. частая подстрой-. .:;а датчика„ что затруднительно в условиях обогатительных фабрик и драг.

Кроме того, изменение интенсивности облучения руды электромагнитным полем из-за изменения питающего напряжения генератора или ухода параметров индукционного датчика делает неоднозначным определение причин, вызывающих эти изменения чувствительности регистрации электропроводящих тел.

Таким образом, отсутствие контроля работы систем возбуждения, ре1111820 гистрации и устройств, автоматически компенсирующих эти изменения, при влиянии дестабилизирующих факторов, приводит к падению чувствительности регистрации электропроводящих и ферромагнитных тел в процессе эксплуатации, что ведет к попаданию этих предметов в основное технологическое оборудование, при этом происходят его поломки и другие аварии. 1О

Цель изобретения — повышение надежности обнаружения за счет повышения точности и чувствительности регистрации электропроводящих тел.

Поставленная цель достигается 15 тем, что согласно способу обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящему в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до 20 и после изменения первичного поля, установлении порога чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине раз- 25 ности вторичного поля и порога чувствительности, изменения электромагнитного поля осуществляют его деформацией на величину, равную его деформации от электропроводящего тела минимального заданного размера, в период деформации изменяют полосу пропускания в сторону верхних частот, измеряют величину фазового сдвига вторичного поля, по которой устанавливают порог чувствительности, после окончания деформации сужают полосу пропускания и измеряют вторичное поле.

Устройство для обнаружения элект- 4О ропровОдящих тел в потоке руды, состоящее из генератора с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем, электронного ключа и последовательно соединенных запоминающе- 45 го элемента и порогового элемента, снабжено контрольной обмоткой, генератором контрольных импульсов, задатчиком контрольных импульсов, эадатчиком опорного напряжения, дополнительным электронным ключом, аналоговым преобразователем и последова-. тельно соединенными синхронным детектором, управляемым фильтром с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилителем переменного напряжения и амплитудным дискриминатором, управляющий вход которого соединен с выходом аналого. вого преобразователя, а вход соеди" нен с входом дополнительного электронного ключа, управляющий вход которого соадинен с выходом генератора контрольных импульсов, управляющими входами электронного ключа и управляемого фильтра и с выходом генератора контрольных импульсов, причем контрольная обмотка соединена непосредственно с входом и через задатчик контрольных импульсов с выходом электронного ключа, а выход задатчика опорного напряжения соединен с вторым входом порогового элемента.

Физический смысл способа заключается в следующем.

Поток руды облучают электромагнитным полем, производят периоди-. чески деформацию этого поля с частотой и мучительностью таким образом, чтобы длительность сигналов (откликов) от деформации электромагнитного поля была меньше длительности сигналов (откликов) от металла минимально заданного размера, причем частота, с которой осуществляется деформация электромагнитного поля, выбирается такой, чтобы обеспечивалась возможность отслеживания влияния дестабилизирующих факторов, ухудшающих точность регистрации.

Затем измерительным трактом регистрируют величину фазового сдвига деформации электромагнитного поля и выставляют порог, по которому осуществляют обнаружение электропроводящих тел, при этом полосу пропускания измерительного тракта расширяют, так как длительность отклика от деформации электромагнитного поля много меньше длительности отклика от электропроводящих тел.

Регистрацию электропроводящих тел осуществляют тем же трактом регистрации, но уже в узкой полосе частот, при которой обеспечивается хорошее соотношение сигнал/шум и эффективное подавление помех, спектр которых лежит выше полосы пропускания измерительного тракта.

Если изменяются режимы возбумщення и параметры регистрации при влиянии дестабилизирующих факторов, то соответственно изменяется и величина порога регистрации пропорционально величине деформации электромагнитного поля и чувствительности тракта

111 !820 регистрации. Так как измеритзльньй тракт один и то же для сигналов от электропроводящих тел и контрольных сигналов деформации электромагнитного поля, то точность обнаружения электропроводящих тел — металлов при этом не изменится.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Металлоискатель содержит генератор 1, индукционный датчик 2, состоящий из обмотки 3 возбуждения, двух приемных обмоток А н 5„ соединенных, например дифференциально, и контрольной обмотки 6, индуктивно связанной 15 с одной из приемных обмоток 5, усилитель 7, синхронный детектор 8 для выделения фазовой компоненты вторичного поля, управляемый фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания, уси- 2О литель 10 переменного напряжения, амплитудный дискриминатор 11, запоминающий элемент, состоящий из диода

12, резистора 13 и конденсатора 14, пороговый элемент, выполненный в ви- 25 де схемьг 15 сравнения, задатчик 16 опорного напряжения, задатчик 17 контрольных импульсов, электронные ключи 18 и 19, генератор 20 контрольных импульсов, аналоговый преобразо- б ватель 21, выход которого соединен с входом управления порогом амплитудного дискриминатора 11. Опорный вход синхронного детектора 8 соединен с генератором 1.

В качестве задатчика 17 контрольных импульсов используется переменный резистор, с помощью которого выставляется необходимый фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля, равный фазовому сдвигу деформации от металла минимально заданного размера, который необходимо обнаружить.

В качестве фильтра 9 с изменяемой полосои пропускания в сторону верхних частот в зависимости от требуемой чувствительности можно использовать управляемый фильтр нижних частот с частотой среза 20 или ч0 дБ/декаду. Постоянйая времени PC-цепи 13 и 14 выбирается больше длительности импульсов контроля, но меньше длительности сигнала от металла минимально заданного размера. Если в качестве электронного ключа 18 используется транзистор, то число витков контрольной обмотки 6 должно быть таким, чтобы наведенная на ней ЭДС была больше напряжения отсечки транзисторов электронного ключа 18. В этой случае обеспечивается деформация элект-! ромагнитного поля.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 запитывает обмотку 3 возбуждения индукционного датчика 2, которая начинает излучать электромагнитное поле, последнее наводит электродвижущие силы (ЭДС) в приемных 4, 5 и контрольной 6 обмотках=

Приемные обмотки А и 5 имеют началь-. ный разбаланс, который достигается либо несимметрией расположения приемных обмоток 4 и 5 относительно возбуждающей обмотки 3, либо неодинаковым усилением ЭДС приемных обмоток 4 и 5 усилителем 7. Напряжение разбаланса приемных обмоток ч и 5 усиливается усилителем 7 и поступает на вход синхронного детектора 8, опорный вход которого соединен с генератором i. В отсутствие электропроводящего тела (металла) в зоне индукционного датчика 2 на выходе синхронного детектора 8 присутствует постоянная составляющая, обусловленная наличием разбаланса приемных обмоток ч и 5. Постоянная составляющая с выхода синхронного детектора 8 не проходит через управляемый фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания и усилитель 10 переменного напряжения, так как их частотные характеристики не позволяют пропустить постоянную составляющую на выход устройства.

Генератор 20 контрольных импульсов с частотой, например, 100 Гц и длительностью в 1 мс выдает команды на электронные ключи 18 и 19 и управляемый фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, Ключ 18 замыкается в течение 1 мс и контрольная обмотка б оказывается замкнутой через сопротивление эадатчика 17 контрольных импульсов (сопротивлением ключа 18 пренебрегаем). В результате замыкания контрольной обмотки 6 возникает фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля, который происходит из-за поглощения контрольной обмоткой б энергии первичного электромагнитного поля. Величина фазового сдвига деформации электромагнитного поля определяется величиной сопротивления задатчика 17 контрольных импульсов и выставляется такой, чтобы фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля контроль111182

7 ной обмоткой 6 был равен фазовому сдвигу. деформации электромагнитного поля от металла минимально заданного размера, регистрируемого приемными обмотками 4 и 5 ° Фазовый сдвиг де- 5 формации электромагнитного поля, равный фазовому сдвигу от металла .минимально заданного размера, после усиления усилителем 7 выделяется синхронным детектором 8 и поступает на вход фильтра 9, который на время прохождения контрольного сигнала расширяет свою полосу пропускания в сторону верхних частот и пропускает его на вход усилителя 10 переменного напряжения, который усиливает его и подает на вход амплитудного дискриминатора 11 и вход аналогового преобразователя 21 через открытый электронный ключ 19. Аналоговый преобра- 2р зователь 21 преобразует контрольный импульс в аналоговое напряжение, пропорциональное амплитуде дискрими- ; натора 11.

Так как амплитуда контрольного им- 2s пульса превышает напряжение порога амплитудного дискриминатора 11, то последний срабатывает.

В результате срабатывания амплитудного дискриминатора 11 конденсатор l4 начинает заряжаться через резистор 13. Спустя 1 мс исчезает контрольный импульс и амплитудный дискриминатор 11 возвращается в исходное состояние, при этом конденсатор 14 через диод 12 мгновенно разряжается. Так как постоянная времени

PC-цепи 13 и 14 выбрана много больше длительности контрольного импульса, то потенциал первого входа схемы 4О

15 сравнения запитывается от задатчика 16 опорного напряжения. Это также относится к помехам, длительность которых меньше постоянной времени PC-цепи 13 и 14, т.е. схема l5 4 сравнения не будет срабатывать, таким образом б;дет улучшена помехозащищенность.

По окончании действия контрольного импульса ключ 18 разрывает цепь контрольной обмотки 6 и она перестает вызывать деформацию электромагнитного поля. Полоса пропускания фильтра 9 сужается, а электронный ключ 19 отключает вход аналогового

55 преобразователя 21, при этом исключается возможность попадания в него посторонних сигналов с выхода усилителя 10 переменного напряжения, которые влияют ка точность регистрации.

Металл, проходя через индукционный датчик 2, вызывает деформацию электромагнитного поля, которая регистрируется приемными обмотками 4 и 5 к преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 7.

Изменения фазового сдвига сигкала от металла выделяются синхронным детектором 8 и подаются ка управляемый фильтр 9, полоса лропускакия которого минимальна и достаточна для вы-. деления от металла заданной длительности. Помехи, имеющие более высокочастотный спектр, чем спектр от полезного сигнала, значительно ослабляются фильтром 9.

Отклик ст зарегистрированного металла усиливается усилителем 10 переменного напряжения и поступает на амплитудный дискриминатор 11, который срабатывает, так как его амплитуда выше установленного порога.

Срабатывание амплитудного дискриминатора 11 вызывает заряд конденсатора 14 через резистор 13. Так как длительность сигнала от металла, а значит и длительность срабатывания амплитудного дискриминатора 11, больше, чем постоянная PC-цепи 13 и

14, то за время действия входного сигнала напряжение ка конденсаторе

14 и соответственно ка первом входе схемы 15 сравнения превысит напряжение второго входа задатчика 16 опорнего напряжения, в результате чего, схема 15 сравнения сработает и ка ее выходе появится сигнал, что обнаружен металл. После окончания действия входного сигнала от металла амплитудный дискримикатор 11 вернется в исходное состояние, заряженный конденсатор 14 через открытый диод 12 разрядится и схема мгновенно вновь подготовится к приему следующих сигналов.

При влиянии дестабилизирующих факторов, например изменении интенсивности облучения руды электромагнитным полем, при изменении напряжения разбалакса, возникающего при расстройке индукционного датчика 2, обусловленкс:го изменением температуры, вибрации, смещения элементов кокструкции, влияния масс технологического оборудования, изменения коэф9 11118 фициентов усиления усилителеи 1 и 10 произойдет изменение точности регистрации.

Но так как контрольная обмотка 6 * изменяет величину деформации электромагнитного поля пропорционально интенсивности облучения руды электромагнитным полем, а приемная обмотка 5, индуктивно связанная с контрольной обмоткой 6; регистрирует эти иэ- О менения контрольных импульсов, то после прохождения их через усилитель

7, синхронный детектор 8,, фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилитель 10 переменного напряжения, открытый клю 19, они попадут в аналоговый преобразователь 21, на выходе которого будет напряжение, пропорциональное этим изменениям. Так как канал регистрации для контрольных сигналов и сигналов от металлов один и тот же, а выходное напряжение аналогового преобразователя 21 является порогом амплитудного дискриминатора 11, то 25 чувствительность металлоискателя не изменится и электропроводящие тела будут уверенно регистрироваться и извлекаться.

Таким образом, происходит автоматическое слежение порога регистрации при изменении режимов возбуждения, изменении параметров индукционного датчика и чувствительности тракта регистрации. При этом точность ре35 гистрации не изменяется.

Введение в известное устройство контрольной обмотки, генератора контрольных импульсов, задатчика контрольных импульсов, задатчика опорно- @ го напряжения, дополнительного электронного ключа, аналогового преобра зователя, последовательно соединенных синхронного детектора, управляемого фильтра, усилителя переменного напряжения и амплитудного дискриминатора и их специальное соединение между собой и с элементами известного устройства позволяет получить металлоискатель, в котором по сравнению с базовым объектом, =-,a который принят метаплоискатель типа ЭМИ-64, удалось осуществитb деформацггю первичного электромагнитвого поля, получить контрольные импульсы, пропорциональные деформации электромагнитного поля, с помощью которых осуществляется контроль исправности основных узлов металлоискателя, а также автоматически точно поддерживать чувствительность ITpH влиянии дестабилизирующих факторов.

Изменение полосы пропускания тракта регистрации отдельно для контрольных импульсов и для откликов от электропроводящих тел — металлов с дальнейшим усилением позволило получить ьысокую чувствительность при хорошем соотношении сигнал/шум при прохождении коктрольных импульсов тракта регистрации очень малой длительности. Промышленные испытания и использование опытного образца способа обнаружения злектропроводящих тел в потоке руды и устройства для его осуществления на головном конвейере обогатительной фабрики объединения

"11куталмаз" показало стабильность и точность регистрации металлов в тяжелых климатических условиях.

1111820

Заказ 6378/6

Тираж 534 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

Составитель А. Онищенко

Редактор Аг. Шандор Техред М,Кузьма Корректор М. Демчик