Способ определения массы сыпучего материала в емкости и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к массоизмерительной технике и позволяет повысить точность определения массы сыпучего материала в емкости. Осуществляют послойное круговое облучение материала с помощью излучателя СВЧ-колебаний, регистрируют рассеянные на частицах материала СВЧ-колебания, определяют среднюю плотность и массу каждого слоя и далее, суммируя, получают массу материала в емкости. СВЧ-колебания излучаются рупорной антенной датчика 12 плотности, установленного на телескопическом штоке 2, через радиопрозрачную трубу 1 в контролируемый слой сыпучего материала. Поворот датчика 12 плотности реализует узел 4 пошагового подъема и кругового перемещения штока. Пройдя слой материала в секторе диаграммы направленности, волна СВЧ-колебаний отражается от стенки емкости с материалом. Принятый антенной отраженный сигнал через циркулятор, детектор и усилитель подается на блок 10 обработки информации, где вычисляется масса слоя материала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„. Я0„„1520351 (51)4 G 01 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СТ1

Ю

Ю

©О

Сп

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4223816/24-10 (22) 07.04.87 (46) 07. 1 1.89 . Бюл . Y 4 1 (71) Горьковский инженерно-строительный институт им. В.П.Чкалова и Институт проблем управления (72) В.П.Костров, Н.М.Плотников, А.С.Совлуков и Г.Н.Ахобадзе (53) 68 1.269(088.8) (56) Дмитренко Л.П. Приборы. контроля и регулирования уровня сыпучих материалов.- М.: Энергия, 1978, с. 27-33.

Авторское свидетельство СССР г 823886, кл. С, 0! G 9/00, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ СЫПУЧЕГО, МАТЕРИАЛА В ЕМКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к массоизмерительной технике и позволяет повысить точность определения массы сыпучего материала в емкости. Осуществляют послойное круговое облуче2 ние материала с помощью излучателя

СВЧ-колебаний, регистрируют рассеянные на частицах материала СВЧ-колебания, определяют среднюю плотность и массу каждого слоя и далее, суммируя, получают массу материала в ем-, кости. СВЧ-колебания излучаются рупорной антенной датчика 12 плотности, установленного на телескопическом штоке 2, через радиопрозрачную трубу 1 в контролируемый слой сыпучего материала. Поворот датчика 12 плотности реализует узел 3 пошагового подъема и кругового перемещения штока. Пройдя слой материала в секторе диаграммы направленности, волна

СВЧ-колебаний отражается от стенки емкости с материалом. Принятый антенной отраженный сигнал через циркулятор, детектор и и усилитель подается на блок 10 обработки информации, где вычисляется масса слоя материала.

2 с. и 2 з.п. Ф-лы, 2 ил.

1520351

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массы сыпучего материала, например цемента в емкос5 тях на складах заводов железобетонных изделий, Целью изобретения является повышение точности измерения массы сыпучего материала в емкости, 10

Способ осуществляют следующим образом.

Весь объем материала в емкости условно разбивают на ряд горизонтальных слоев, в каждом слое, начиная с первого у дна емкости и до последнего, граничащего с воздухом, осуществляют с помощью излучателя СВЧ-колебаний круговое облучение материала потоком СВЧ-излучения, при этом.регистрируют рассеянные на частицах материала СВЧ-колебания, определяют среднюю плотность и массу каждого слоя, далее, суммируя последовательно измеренные массы всех горизонтальных слоев, определяют массу материала в емкости.

В соответствии со способом масса материала в емкости определяется из выражения к

Ф,=1 где S - -площадь поперечного сечения емкости;

h - высота отдельного слоя материала;

- средняя плотность материала в отдельном слое. н

При этом с Ь 1, -— - Н, где Н вЂ” вы- 40

1( сота емкости. Выбором количества слоей N достигается допустимая погрешность измерения массы материала в емкости.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для определения массы цемента в емкости, на фиг.2функциональная схема СВЧ-датчика плотности.

Устройство содержит в центре емкости вдоль ее вертикальной оси ра- . диопрозрачную трубу 1, внутри которой соосно размещен измерительный эле.мент, представляющий собой многоступенчатый герметизированный полый телескопический шток 2 ° В верхней части устройс- аа расположен узел 3 пошагового подъема и кругового перемещения штока, соединенный через зубчатую передачу 4 с верхней ступенью штока 2. и через гибкий элемент 5 с нижней подвижной ступенью штока 2.

Узел пошагового подъема и кругового перемещения штока 3 состоит из мерного барабана 6, редуктора 7 и электродвигателя 8.

Гибкий элемент 5 представляет собой, например, тонкий стальной трос, который проходит по внутренним полостям штока 2 и выходит к мерному барабану 6, ось барабана 6 соединена с одним из выходных валов редуктора 7, второй выходной вал редуктора 7 через зубчатую передачу 4 соединен с основанием телескопического штока 2.

Входной вал редуктора 7 соединен с валом электродвигателя 8.

Для управления электродвигателем 8 предусмотрен блок 9 программного управления, а для обработки информации и вычислений - блок 10 обработки информации, причем первый вход блока 10 обработки информации соединен с первым выходом блока 9 программного управления, первый выход блока 10 соединен с входом блока 9, второй выход блока 10 подключен к цифровому индикатору 11 массы материала в емкости, а выход блока 9 программного управления соединен с электродвигателем 8.

На нижней подвижной ступени штока 2 жестко закреплен СВЧ-датчик 12 плотности сыпучего материала, включающий СВЧ-генератор 13 электромагнитных колебаний фиксированной частоты, циркулятор 14, приемопередающую рупорную антенну 15, детектор 16 и усилитель 17. СВЧ-генератор 13 подключен к первому входу циркулятора

14, к второму входу которого подключена приемопередающая антенна 15, к выходу циркулятора подключен вход детектора 16, выход которого соединен с усилителем 17, а выход усилителя подключен к второму входу блока 10 обработки информации.

СВЧ-датчик содержит СВЧ-генератор электромагнитных колебаний фиксированной частоты, подключенный к пер-, вому входу циркулятора, к второму входу которого подключена приемопередающая рупорная антенна, а к выходу - последовательно соединенные детектор и усилитель, причем ширина диаграммы направленности антенны в

5 15 вергикальной плоскости н» превышает величину Ei/fl, где К - минимальное расстояние между антенной и стенкой емкости.

Устройство:работает следующим образом.

Определение массы сыпучего материала, например цемента, в емкости начинается с нижнего слоя у дна при полностью опущеннои телескопическом штоке 2. Измерение средней плотности горизонтального слоя материала осуществляют при повороте рупорной антенны 15 датчика 12 плотности вокруг вертикальной оси на 360 . Поворот датчика 12 плотности реализует узел пошагового подъема и кругового перемещения штока. Измерение осуществляется на основе принципа рассеивания энергии СВЧ-излучения датчика 12 плотности частицами сыпучего материала. При этом генератор 13 датчика

12 плотности генерирует СВЧ-колебания длиной 8 мм, эти колебания подаются на один вход циркулятора 14, с другого входа циркулятора 14 СВЧ-колебания подают на приемопередающую рупорную антенну 15, СВЧ-колебания излучаются антенной через радиопрозрачную трубу 1 в контролируемый слой цемента. Пройдя слой цемента в секторе диаграммы направленности, волна СВЧ-колебаний отражается или от металлической стенки емкости, или от железобетонной стенки, густо армированной стальной арматурой. Часть энергии излучаемой волны возвращается к антенне, другая часть энергии рассеивается на частицах цемента. Рассеиваемая энергия СВЧ-излучения пропорциональна средней плотности цемента в объеме диаграммы направленности °

Принятый антенной 15 отраженный сигнал СВЧ-колебаний через циркулятор 14 направляют на вход детектора

16, а с выхода детектора 16 - на вход усилителя 17, с выхода усилителя 17— на вход блока 1О обработки информации, где вычисляется средняя плотность слоя, умножается на постоянный коэффициент, соответствующий объему слоя, и вычисляется масса слоя цемента.

Статическая характеристика датчика плотности представляет зависимость выходного напряжения усилителя 17 от средней плотности цемента в объеме

20351

6 диаграмиы направленности антенны 15.

После поворота рупорной антенны 15 датчика 12 плотности на 360 и завершения измерения массы слоя происходит подъем датчика плотности 12 на высоту h следующего слоя. Далее цикл измерения массы слоя повторяется.

Подъем рупорной антенны 15 датчика 12 плотности реализуют при помощи узла 3 пошагового подъема и кругового перемещения штока, Подъем осуществляют через гибкий трос 5 наматыванием его на барабан 6, который приводится во вращение редуктором 7, а редуктор приводится в движение от электродвигателя 8. Поворот рупорной антенны 15 датчика 12 плотности производят через телескопический шток 2, зубчатую передачу 4, редуктор 7 и электродвигатель 8.

Програиму пошагового подъема и кругового перемещения датчика 12 плотности формирует блок 9 программного управления, причем команду на очередной подъем и поворот выдает блоку 9 блок 10 обработки информации после завершения цикла измерения массы цемента в предыдущем слое.

Блок 9 программного управления выизмерения завершают, результат измерения массы цемента в емкости индицируется на цифровом индикаторе 1, а шток 12 возвращают в исходное положение для измерения.

Формула изобретения

1. Способ определения массы сыпучего материала в емкости, заключающийся в том, что измеряют уровень сыпучего материала, вычисляют его объем и массу по известным значениям площади поперечного сечения емкости и средней насыпной плотности сыпучего материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения массы, осуществляют с помощью излучателя СВЧ-колебаний послойное круговое облучение матери50

55 дает команду блоку 10 обработки информации на начало цикла измерения после того, как датчик 12 плотности поднят на один шаг (слой) . Суммирование массы слоев цемента осущест35 вляют в блоке 1О обработки информации до тех пор, пока результат измерения массы последнего слоя не станет равным кулю. После этого цикл

7 1520351 8

4. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что СВЧ-датчик содержит СВЧ-генератор электромагнитных колебаний фиксированной частоты, подключенный к первому входу циркулятора, к второму входу которого подключена приемо-передающая рупорная антенна, а к выходу - последовательно соединенные детектор и усилитель, причем ширина диаграммы направленности антенны s вертикальной плоскости не превышают величины h/R.

Составитель С. Плахов

Техред N.Õoäàíè÷ Корректор М.Иаксимишинец

Редактор И.Шулла

Заказ 6745/ч1 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101 ала а гориэон тальной плоскости последовательно, начиная с нижнего слоя у дна емкости до верхнего слоя сыпучего материала, при этом высота слоя

h равна уровню материала Н, деленно5 му на число слоев И, одновременно внутри каждого слоя регистрируют ! СВЧ-колебания, рассеянные на частицах материала, по их интенсивности определяют среднюю насыпную плотность и вычисляют массу каждого слоя, массу материала в,емкости определяют как сумму последовательно измеренных масс всех слоев. 15

2. Устройство для определения массы сыпучего материала в емкости, содержащее измерительный элемент, связанный с индикатором, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения массы сыпучего материала, в него введен СВЧдатчик плотности, герметизированный телескопический шток в качестве измерительного элемента, жестко связан- 25 ный своей нижней ступенью с СВЧ-датчиком плотности, узел пошагового подъема и кругового перемещения штока, связанный через гибкий элемент с нижней ступенью штока, а зубчатой передачей - с верхней ступенью, блок обработки информации, причем блок обработки информации одним входом подключен к СВЧ-датчику плотности, вторым - к блоку программного управ35 ления, один его .выход подключен к цифровому индикатору массы материала в емкости,,другой — к блоку программного управления, выход которого соединен с узлом пошагового подъема и кругового перемещения штока, а измерительный элемент размещен соосно внутри радиопрозрачной трубы, установленной вертикально в центре емкости °

3. Устройство по и ° 2, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что узел пошагового подъема и кругового перемещения штока состоит иэ электродвигателя, редуктора и барабана, вал электродвигателя соединен с входным валом редуктора, один выходной вал редуктора соединен с барабаном, на который намотан гибкий элемент, другой выходной вал через зубчатую передачу соединен с основанием штока.