Способ ультразвукового контроля гранулометрического состава материалов в потоке пульпы и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОЕЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

49 А1 (19) (111 (51) 4 G 01 N 29/00 ср;,.„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

1д/

4Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3897243/31-28 (22) 15.05.85 (46) 30.04 ° 88. Бюл. М- 16 (71) Криворожский горнорудный инсти тут (72) В. С. Моркун (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .

В 896542, кл. G 01 N 29/00, 1980. (54) СПОСОБ УЛЬТРЛЗBYКОВОГО KGIIТРОЛЯ, ГРА!!УЛОМЕТРИЧЕСКОГО CO(;TABA МЛТЕРИАJ10B В ПОТОКЕ ПУЛЬП!! И УСТРО!(СТВО Л1(Я

Е ГО О СУЩЕ СТ ВЛ ЕНИЯ (57) .Изобретение относится к технике ультразвукового контроля и может быть использовано для автоматического контроля качественных характеристик

1 392489 сырья. Целью изобретения является»оньппение точности контроля за счет обеспечения изменения концентрации и параметров распределения частиц по размерам в измерительном сосуде. Генераторы I, 2 импульсов посредством излучающих преобразователей 3, 4 формируют продольные упругие колебания в контролируемой среде, а также волны Лэмба в измерительной пластине

53, соприкасающейся с ней. Прошедшие через контролируемую среду импульсы, принятые приемными преобразователями

5, 6, усиливаются логарифмическими усилителями 7, 8. В схеме 34 вычитания определяется разность амплитуд

Изобретение относится к технике ультразвукового контроля и может быть использовано н химической, строительной, горноперерабатывающей и

cMBKHbtx отРаслЯх TIPQMblltUIBHHocTH ДлЯ 5 автоматического бесконтактного контроля качественных характеристик сырья и др.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет обеспечения изменения концентрации и параметров распределения частиц по размерам н измерительном сосуде.

На чертеже представлена схема

l5 устройства ультразвукового контроля гранулометрического состава материалов в потоке пульпы.

Устройство содержит два электроакустических канала из последовательно соединенных генераторов 1, 2, излучателей 3, 4, приемников 5, 6 и логарифмических усилителей 7, 8, две схемы 9 и 10 деления, блок 11 управления из трех однонибраторов 12, 13, 14 и соединенной с их выходами трехвходовой схемы ИЛИ 15, четыре схемы измерения из последовательно соединенных линий 16, 17, 18, 19 задержки, 30 входных электронных ключей 20, 21, 22, 23 ам»литудных детекторов 24, 25, 26, 27 и выходных электронных ключей 28, 29, 30, 31, подключенные к выходам »агарифмических усилителей сигнапов, принятых в обоих злектроакустических каналах, а в первой схеме 9 деления — частное от деления этой разности на амплитуду сигнала, прошедшего через измерительную пластину 53 ° Через выбранные промежутки времени включается генератор 39, по-. средством третьего излучающего преобразователя 40 формирующий мощные ультразвуковые колебания. Во второй схеме 10 деления определяется соотношение вычисленных в первой схеме 9 деления неличин без и при воздействии мощных ультразвуковых колебаний нескольких фиксированных амплитуд.

2 с.п. ф-лы, 1 ил.

7, 8 два расширителя 32 и 33 импульсов, схему 34 вычитания, входами соединенную с выходами расширителей

32 и 33 импульсов, а выходом — с входом первой схемы 9 деления, выход которой соединен с вторыми входами входных электронных ключей 20-23, последовательно соединенные мультивибратор 35, счетчик 36, дешифратор

37 и четырехвходовую схему ИЛИ 38, канал акустического воздействия из последовательно соединенных генератора 39 и излучателя 40. Блок 11 управления включен между выходами дешифратора 37 и входом генератора 39 канала акустического воздействия.

Две линии 41, 42 задержки нключены между выходом четырехвходоной схемы

ИЛИ 38 и входами генераторов 1, 2 электроакустических каналов. Вторая трехвходовая схема ИЛИ 43 соединена с выходами дешифратора 37, одновибраторы 44, 45 и 46 включены между выходами дешифратора 37 и вторыми входами выходных электронных ключей

28, 29 и 30, а одновибратор 47 соединен с выходом второй трехвходовой схемы ИЛИ 43 и вторым входом выходного электронного ключа 31 соединенного с входом второй схемы 10 деления, второй вход которой подключен к выходам выходных электронных ключей 28, 29 и 30. Выход второй схемы !

О деления является выходом устрой1392489 ства . Вторые входы амплитудных детекторов 24-27 соединены с выходами дешифратора 37. Излучатель 3 закреплен на волноводе 48, а приемник 5 — на волноводе 49. Волноводы предназначены для введения во внутреннюю полость измерительного сосуда 50, Излучатель

4 и приемник 6 размещены на призмах .51, 52 и закреплейы на измерительной пластине 53, предназначенной для размещения на стенке измерительного сосуда 50. Второй вход первой схемы 9 деления соединен с выходом расширителя 33 импульсов. 15

Сущность изобретения заключается в том, .что измеряют величину отклонения частиц известного размера от установившейся траектории их движения под действием динамических эффектов 2р мощных. ультразвуковых колебаний, т.е.

1изменение концентрации и параметров распределения частиц по размерам в измерительном сосуде. Величина отклонения частиц известного размера ха- 25 рактеризует их удельный вес, а сравнение этой величины с табличными значениями позволяет оценить степень раскрытия полезного компонента, т.е. соотношение пустой породы и искомого минерала в грануле обогащаемого сырья.

Устройство для осуществления способа ультразвукового контроля работает следующим образом.

Мультивибратор 35 вырабатывает пряпрямоугольные импульсы, которые подаются на электронный распределитель импульсов, выполненный на счетчике

36 и дешифраторе 37, имеющем восемь 40 выходов. Таким .образом, один цикл контроля состоит из восьми тактов. В первом такте импульс с первого выхода дешифратора 37, проходя через четырехвходовую логическую схему

ИЛИ 38, линии 41 и 42 задержки запускает генераторы 1 и 2 импульсов. С целью уменьшения взаимного влияния электроакустических трактов время задержки линий 41 и 42 выбирается та50 ким образом, чтобы обеспечить временной сдвиг периодов включения генераторов 1 и 2 импульсов, которые во включенном состоянии вырабатывают серии высокочастртных электрических колебаний фиксированной длительности. .55

Излучающие преобразователи 3 и 4, например, пьезоэлектрического типа преобразуют электрический сигнал в упругие колебания среды. Излучающи1 преобразователь 3 посредством волновода 48 излучает ультразвуковые коле бания в поток пульпы в измерительно» сосуде 50 н направлении приемного греобразователя 5, установленного на волноводе 49. Излучающий преобразователь 4 посредством призмы 51 формирует в измерительной пластине 53 волны

Лэмба, которые, проходя через вторую призму 52, принимаются приемным преобразователем 6.

При распространении ультразвука в пульпе происходит его поглощение и рассеяние. Причем рассеяние ультразвука значительно превалирует над поглощением в том случае, если размер частиц соизмерим с длиной его волны, Величина затухания ультразвука высокой частоты при прохождении через поток пульпы от излучающего преобразователя 3 до приемного преобра— зователя 5 определяется только раз»ером частиц твердой фазы и их концентрацией.

При распространении волн Лэмба в измерительной пластине 53 величина их затухания определяется только концентрацией измельченного материала в пульпе.

Принятые упругие колебания, прошедшие через поток пульпы и по измерительной пластине 53, приемными преобразователями 5 и 6 преобразуются в электрические. Электрические высокочастотные колебания усиливаются в логарифмических усилителях 7 и

8. Поскольку длительность сформированных импульсов мала, в расширителях

32 и 33 импульсов производится ее увеличение без изменения амплитуды.

В схеме 34 вычитания определяется разность логарифмов принятых сигналов, а посредство» первой схемы 9 деления вычисляется отношение l — $2

$ У

2 где $, — логарифм амп:штуды принятого сигнала в первом лектроакустическом тракте;

$ — логарифм амплитуды принятого

z сигнала во втором электроакустическом тракте.

1392489

Величина Б характеризует содержание контрольного класса крупности измельченного материала в пульпе.

Импульс с выхода дешифратора 37, 5 проходя через линию 1 6 задержки, отпирает электронный ключ 20. Время его задержки линией 16 задержки определяется временем распространения сформированных колебаний в контролируемой среде и измерительной пластине

53 и выбирается таким образом, чтобы отпереть электронный ключ 20 к моменту определения величины Б в схеме

9 деления. Амплитудный детектор 24 фиксирует (запоминает) величину H.

Второй, третий и четвертый такты контроля осуществляются аналогично первому, поскольку второй, третий и четвертый импульсы с выходов дешифрато- 20 ра 37 посредством четырехвходовой логической схемы ИЛИ 38 также запускают генераторы 1 и 2 импульсов. Одновременно каждый иэ этих импульсов вклю-(ает одиовибраторы 12, 13 и 14, 25 которые посредством трехвходовой логической схемы ИЛИ 15 включают генератор 39, который формирует мощные сину=оидальные электрические колебания, преобразуемые излучающим преобразователем 40 в упругие колебания среды.

Вследствие динамических эффектов мощных ультразвуковых колебаний (давления и акустических течений) происходит смещение частиц измельченного

35 материала, например руды, в потоке пульпы от излучающего преобразователя 40 в направлении противоположной стенки измерительного сосуда 50, на которой закреплена измерительная . пластина 53.

Смещение частиц измельченного материала приводит к изменению распределения их по размерам и концентрации45 в области, прилегающей к измерительной пластине 53, а также между волноводами 48 и 49. Величина перераспределения этих параметров для частиц одинаковой крупности, расположенных на фиксированном расстоянии от излу50 чающего преобразователя 4, определяется только их минеральным составом, т.е. удельным весом каждого из компонентов. Крупные частицы одной крупности, размер которых значительно больше размеров содержащихся в них рудных компонентов (вкраплений), имеют примерно одинаковый удельный вес и по тому вели((ина смещеиия л (ч иих определяется только величииои приложенного воздействия.

Для частиц, измельченных до размера рудных вкраплений, величина смешения пропорциональна удельному весу каждой из них.

В случае импульсного характера воздействия мощных ультразвуковых колебаний степень воздействия динамических эффектов, вызываемых ими, на контролируемую среду зависит от длительности импульса. Длительность импульсов, формируемых одновибраторами

12, 13 и 14, выбирается таким образом, чтобы величина воздействия мощных ультразвуковых колебаний была достаточной для смещения частиц трех, а в общем случае и большего числа размеров. Вычисленное значение Б для

l с, (((< ISI каждого случая (Б, Б, S,,(через электронные ключи 21 — 23, отпираемые импульсами, поступающими с выходов дешифратора 37 и задержанными линиями

17-19 задержки, подаются на амплитудные детекторы 25 — 27, которые и фиксируют их амплитуду. Время задержки импульсов линиями 17-19 задержки определяются теми условиями, что и для линии 16 задержки.

Импульсы, поступающие с выходов дешифратора 37, посредством одновибраторов 44, 45 и 46 отпирают последовательно электронные ключи 28, 29 и 30. При этом каждый из импульсов с выходов дешифратора 37 посредством второй трехвходовой логической схемы

ИЧИ 43 и четвертого одновибратора 47 отпирает электронный ключ 31. Значес( о (l (ll ния Б и Б, Б и Б, Б, и Б попарно подаются на вторую схему 10 деления, где и вычисляется величина r характеризующая степень раскрытия полезного компонента б)

r =, i = I, II III ° о

Импульс с выхода дешифратора 37 осуществляет сброс значений, зафиксированных амплитудными детекторами 2427, после чего цикл контроля повторяется .

Сравнение вычисленных значений r с эталонными (г ), определяемыми методами лабораторного анализа, позволяет дать числовую характеристику степени раскрытия полезного компонента.

1392 (8 (I рдашев а

Корректор М, IIIR pQUIII

Подписное комитета СССР открытий ская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проекзная, 4

Таким образом, способ ультразвукового контроля и устройство для его осуществления позволяют осуществлять непрерывный контроль этого параметра непосредственно в потоке перерабатываемого сырья без изъятия части его в виде пробы из технологического потока. Это позволяет упростить и ускорить процесс контроля, а также по- 10 высить точность определения контроли— руемого параметра.

Формула изобретения

1. Способ ультразвукового контроля гранулометрического состава материалов в потоке пульпы, включающий излучение в поток пульпы и измерение амплитуды прошедших через поток ульт- 20 раэвуковых колебаний, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в поток пульпы вводят измерительную пластину, возбуждают в ней волны Лэмба, измеря- 25 ют амплитуду колебаний волн Лэмба, прошедших фиксированное расстояние, изменяют концентрацию и параметры распределения частиц пульпы по размерам в зоне измерительной пластины 30 воздействием ультразвуковых колебаний нескольких фиксированных значений амплитуд и проводят те же измерения, а контролируемый параметр определяют по соотношению измеренных величин

35 при перераспределении частиц пульпы и до него.

2. Устройство ультразвукового контроля гранулометрического состава материалов в потоке пульпы, содержа- 40 щее два электроакустических канала из последовательно соединенных генератора, излучателя, приемника и усилителя, две схемы деления и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я 45 тем, что, с целью повьппения точности, оно снабжено четырьмя схемами измерения иэ последовательно соединенных линий задержки, входного электронного ключа, амплитудного детектора и выходного электронного ключа, двумя

Составитель И, А

Редактор Ик Рыбченко техред И.ререн

Заказ 1887/49 Тираж 847

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и

113035, Москва, Ж-35, Рауш

Р I(.IIIIIP)IT(.".ТТТТМИ IVIIII+ËÜ(ОТТ IIAJIKJ!I("I> }Т

HhlhfII К ВЫХОДаМ ттСТТЛИТ(чJlвй КТТЖД(ГО электроакустического канала, схем(ттт

ВЫЧИтаНИЯ, ТТКЛТ(ТтТЕННОй МЕЖДУ ВЫХ1Даил расширителей и входом первой схемтт деления, выход которой соединен с вторыми входами входных электронных ключей, последовательно соединенными мультивибратором, счетчиком, дешифратором и четырехвходовой схемой ИЛИ, каналом акустического воздействия из последовательно соединенных генератора и излучателя, блок управления включен между выходом дешифратора и входом генератора канала акустического воздействия и содержит три одновибратора, входы которых являются входами блока управления, и соединенную с выходами одновибраторов трехвходовую схему ИЛИ, выход которой является выходом блока управления, дву— мя линиями задержки, включенными между выходом четырехвходовой схемы ИЛИ и входами генераторов электроакустических каналов, второй трехвходовой схемой ИЛИ, соединенной с выходами дешифратора, четырьмя одновибраторами, три из которых включены между выходами дешифратора и вторыми входами выходных электронных ключей соответствующих схем измерения, четвертый одновибратор соединен с выходом второй трехвходовой схемы ИЛИ и вторым входом вьгходного электронного ключа четвертой схемы измерения, соединенного с входом второй схемы деления, второй вход которой подключен к выходам остальных выходных электронных ключей, выход второй схемы деления является выходом устройства, вторые входы амплитудных детекторов соединены с выходами дешифратора, излучатель и приемник одного из электроакустических каналов размещены на измерительной пластине, предназначенной для закрепления на стенке измерительного сосуда, второй вход первой схемы деления соединен с выходом расширителя импульсов этого канала, а усилители выполнены логарифмическими.