Способ измерения состава веществ

 

Сущность изобретения заключается в том, что по способу измерения состава вещества , включающему отбор по п (п 3) проб каждого 1-го заданного сорта с составом де, измерение трех сигналов, зависящих от состава Хц, YII и 2, в каждой 1-й пробе 1-го сорта, определение средних значений сигналов этих сигналов для проб каждого 1-го сорта, измерение трех сигналов Ха, У а и Za о составе неизвестного сорта и определение двух ближайших трехмерных расстояний dj и dj + 1 от измеренных сигналов Ха, Ya и а до соответствующих средних значений сигналов в пробах j-ro и (J + 1)-го с составами qi и ад 4 1, определяют размеры и положения эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах каждого сорта, определяют относительные расстояния djo и d(j + i)0 в единицах эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах J-ro и 0 + 1)-го сорта Aq, а о составе вещества судят по величинам djo. do +1)0 и Др. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4926842/03 (22) 09,04.91 (46) 07,03.93. Бюл. Q 9 (75) А.М.Онищенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1094620, кл. В 03 В 13/06, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Q 1721484, кл. G 01 N 23/203, 1989, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВА ВЕЩЕСТВ (57) Сущность изобретения заключается в том, что по способу измерения состава вещества, включающему отбор по n (n > 3) проб каждого I-ro заданного сорта с составом 9е, измерение трех сигналов, зависящих

Изобретение относится к горной автоматике, а более конкретно к способам и устройствам измерения качества полезных ископаемых, и может быть использовано для измерения зольности угля, содержания железа в руде и т. д. Область применения— угольные шахты и обогатительные фабрики, железорудные шахты и карьеры, горно-обогатительные комбинаты.

Целью изобретения является повышение точности за счет одновременного устранения влияния неодинаковых флуктуаций в пробах разных сортов и нелинейной зависимости состава вещества от измеренных сигналов, На чертеже показаны эллипсоиды рассеивания сигналов Х, Y и 2 для двух соседних сортов вещества Э1 и Э1+ 1 и показана точка А, имеющая координаты измеренные сигналы Х, Ув и Z при неизвестном составе вещества, Там же показаны прямые AOI u

„) 5U „„1799625 А1 (я)5 В 03 В 13/06, G 01 N 23/203 от состава Хц, Уц и 2ц, в каждой 1-й пробе i-го сорта, определение средних значений сигналов этих сигналов для проб каждого I-ro сорта, измерение трех сигналов X>, Y> и Z> о составе неизвестного сорта и определение двух ближайших трехмерных расстояний 1 и dj + 1 от измеренных сигналов Х, У, и Г до соответствующих средних зна,:ений си"налов в пробах J-го и (J + 1)-го с составами q и сц + 1, определяют размеры и положения эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах каждого сорта, определяют относительные расстояния dIo и бц + 1)o в единицах эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах

J-ro u (J+ 1)-го сорта Ьц, а о составе вещества судят по величинам dIo, dg+ 11, и Aq. 1 ил.

A0I+ 1. соединяющие измеренную точку А с центрами эллипсоидов рассеяния сигналов

О и 01+1, а также точки пересечения пря;.;ых

АО и АО 1+ 1 с поверхностями эллипсоидов

Э1 и Э1+ 1, т. е. точки В и С.

О

Способ измерения состава вещества реализуется следующей последовательно- О стью операций. М

Из контролируемого вещества отбира- Ql ют ло л > 3 лроб каждого J-ro сорта с наиаменным измеряемым содержанием и с произвольными значениями неконтролируемых веществ компонентов.

В каждой I-й пробе I-ro сорта измеряют сигналы Хц, Уц и 2ц.

По значениям nl сигналов определяют параметры I эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах каждого Ио сорта.

Измеряют сигналы Х, Ys u Ze s пробе вещества неизвестного состава.

17996?5

Определяют расстояния от измеренной точки А (X>, Y>, Q) до центров каждого из эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах каждого сорта вещества.

Выделяют два наименьших расстояния от измеренной точки А до эллипсоидов расСЕяния СигналОв АО1 и АО1+ 1, Определяют координаты точек пересечения прямых AOI и AOJ+ 1 с поверхностями эллипсоидов рассеяния сигналов соответственно Э1и Э1+1, т. е. координаты точек В и С.

Определяют длины отрезков B0J и

С01+ 1, т.:е. размеры эллипсоидов рассеяния сигналов в направлениях к измеренной точке A.

Определяют относительные значения наименьших расстояний от измеренной точки А до эллипсоидов рассеяния сигналов 31 и Э1 + 1, т. е. величины АО1 (B0J) и

АО1+1(СО)+ 1) .

Определяют разность составов вещества в пробах j-го и (j + 1)-го сортов вещества Ч= Ч1 qj+1

Определяют состав вещества, сигналы с которого имеют значения Хь V и Za .

q = ((qj+ AqCIJo (б о+ CI(j+ 1)p) ") CI)+ 1)о+

+(СЦ + 1 — Л q CIA + 1)о (Cjjp +ALII + 1)о) Cjjo)X

X (Cjjo + б(1 + 1)о) Сущность способа измерения состава вещества заключается в следующем.

Перед собственно измерением состава из всей массы контролируемого вещества отбирают по и (п > 3) проб вещества с различным, но постоянным в пределах каждого сорта содержанием определяемого компонента вещества и с произвольно варьируемыми содержаниями неконтролируемых компонентов. Если количество выбранных для градуировки сортов вещества равно I, то общее количество отобранных для градуировки проб равно nl, В каждой.j-й пробе 1-ro сорта измеряют сигналы Хв, Yll u Zll при ql = const. По результатам каждых п измерений сигналов в пробах одногоj-ro сорта определяют средние значения сигналов (их математические ожидания MO).

1n . 1и

7j = n " 2 . Хр; Yj = n " Х Уу, 1=1 =1 и

Zj =n Х Zjl.. (1)

l=1

Определяют элементы ковариационной матрицы рассеяния сигналов в пробах каждого j-го сорта

ʄ1 =4 =(n — 1) " Z (Xjl — Xj) ;

1=1

К = о, = (n 1) Х (- Y;) ;

l=1 — 1 п

K j =с41 =(n — 1) Х (Zjl — Т1); (2)

I=1

К„„ — — (и — 1) X (Х вЂ” Xj) ßl — 71); n

K„j =(n — 1) Z (X;l — Xj)(gl-Zj);

l =1

Ку,1 — — (n — 1) Z (Yjl — Yj) (Zjl — Zj), находят определитель ковариационной матрицы рассеяния сигналов в пробах j-ro сорта

Kxxj Kxvj KxzJ

Kxvj Kvvj Kvzj

Kxzj Kvzj Kzzj

По результатам вычисленных элементов ковариационной матрицы и определителя находят размеры и положения эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах каждого j-го сорта, w. е. уравнения эллипсоидов рассеяния а11Х + аг2У + а33Е + 2 812XY+

+2 a13XZ + 2 а23УЕ + 2 А1Х + 2 А2У +

+ 2 А32 + А4 = О, (4) где а у = (Kvvj К221- Kvzj ) Dj ", an =. (КХХ1 KzzjKXZJ ) 0j азз = (KXXJ KYYJ KXYJ } Dj « а12=(Kxzj Kvg-Kgfj Kzzj) DJ, а13=(KxYj Kv j- Kxzj Куу ) Dj; a23=(Ky)q Ky7j - Kyg КЯ ) 01

А1 = (- Xj (Kyyj Kzzj - Kyzj ) - Yj (I(xzj Kyzj-Kx YJ „Kzzj) - (Кху1 Кур - Kxzj KYYJ)) Dj ", Az =. t- Yj (Kxxj Kzzj Kxzj )- Rj (Kxzj Kvz)

-Kxvj Kzzj) - Zj(Kxvj Kxzj - Kxxj Ку2;)) Dj:

A3 = t- Xj (Kxvj HYZJ KxzJ KYYj) 1„(KxYJ Kõzj

-KxYj К221) - Д1(Кхх! Kyj j - Kgz+3 ., 0

А4 = Я (Kyvj Kzzj - Kvzj ) + 2 XJVJ (Kxzj Kvzj-Kxy Kzzj)+ 2 ХД (Kxyj Kyzj - Kxzj Kvyj)+

«-2 9JZl fKXYJ KXZl KxXl KYZI)+ Yl (KJ«Xi KXZl-Кх2) ) + Zj (Kxxj Kvyj - Kxvj )) Dj ° (5)

Поступая аналогично, получим подо5О бное (4) уравнению эллипсоида рассеяния сигналов в пробах O + 1)-го сорта

Ь11Х + 422Y + l333Z + 2 Ь12Х т + 2 Ь13Х +

+ 2 Ь23УЕ+ 2 В1Х+ 2 В2У + 2 В3Е+ В4 = О, 55 (6) где b11 = (Kyyb Kzzb Kyzb ) 01+ 1

1799625

b22=(Kxxb К72ь Kxzb ) Dj+1 Ьзз=(Кххь КУУ

КхУЬ ) О)+1 Ь12=(кхгь Kvzb Кхуь Kzzb) D)+1

Ь13 (KXvb KXZb KXZb KYYb) Dj f 1

Ьгз-(Kxvb Kxzb- Kxxb Kvzbg D)+1; В1=

-(- Rb (КУУь Kzzb - Kvzb ) - Yb (Kxzb Kvzb - 5

KxYb Kzzb) Zb(KxYb KYzb KxzbKvvb)) D)+11;.

82 =(Уь(кххь Куеь Кх2ь ) Хь(кхеь КУ2ь

-Kxvb Kzzt)-2ь(Kxvb Kxzb Кххь Kvzb)) D)+1, Вз-(" Xb(Kxvb Kxzb Kxzb Kvvb) Yb(Kxvb Kxzt

- КХХЬ КУЛЬ) - Ь(КХХЬ КЯЬ - КХУЬ ) ) 0)+1 10

В4=(ь (KYvb Kzzb- Kvzb )+2ХЬУЬ(Кхкь KYzb- KXYb KZZb) + 2 XbZb (KXYb KYZb - KXZb Kvvb) +

+2Уь2фхххь Кхгь -Кххь Kvzd)+ х ь (Kxx)) Kzztr

- Kxzb ) + Ь 2 (Kxxb КУУь - Kxvb ) ) 0)+1, (7)

Kxxb КхУь, Kxzb KYvb KvzbuKzzb — элементы ковариациснной матрицы рассеивания сигналов в пробах (j+ 1)- го сорта

На этом процесс градуировки.(калибровки) способа заканчивают. В результате 25 градуировки получают 1 уравнений эллипсоидов рассеяния сигналов с десятью коэффициентами для каждого, которые запоминают. Запоминают также по три MO . сигналов для каждого из эллипсоидов. 30

Теперь измеряют значения трех сигналов )4, Уа и Za в оробе вещества неизвестного состава qa. Пусть, например, значения измеренных сигналов дают точку А на чертЕже, которая наиболее близка к эллипсои- 35 дам Э) и Э) + 1 смежных сортов. вещества.

После измерения трех сигналов Xa, Ya u Za определяют все ) расстояний от точки А до центров всех эллипсоидов рассеяния сигна- . лов. Для j-го расстояния формула имеет вид 40

Теперь все ) расстояний d1. d2 ... dl 45. сравнивают между собой и выделяют два наименьших расстояния, например d) и б) + 1, как это показано на чертеже. Наименьшими будут расстояния

x(=Nc+

50 х(-Nc+

dj АО), d)+1=AO)+1= где МС=Ь11 а)+1 +Ьгг Р)+1 +Ьзз yj+1+ г г г

+2 b12 а)+1 p)+1+2 ь1з а)+1 y)+1+

55 + 2 Ь23 )2) +1 yj+ 1)

Nc-2(Ьгг Д+1 д)+1+ Ьзз y)+1 е)+ 1+

+ Ь1г а)+1д)+1+ Ь1з a)+1 ej+1+

+ Ьгз pal+1 с )+1+ Ьгз у)+1д)+1+

+В1 a)+1 +Вг а)+1Д+1+ Вз а)+1 yj+ 1);

Кххь Kxvb Kxzb

О)+1- KxYb KYYb КУгь

KXZb KYZb KZZb. (Xa — XJ) + (Ya — Yj) + (Zа — Zj) (8) (х. -х)+1) +(v.-v)+>) +g -zj+1) (9) После этого определяют координаты точек пересечения эллипсоидов Э) и Э) + 1 с прямыми AO) и AOJ+ 1. т. е, находят коорди, наты точек В и С соответственно. Для этого поступают так. Записывают уравнение прямой, проходящей через точки А и 0).

X Pj — У а) + д) — — О; Х у) — Е а) + е) — — О, (10) гдЕ а) = Х) - Xa, j3 J = Yj - Ya, yj = Zj-zs, д) = X)Ya ХаУ) Е) =XJZa Ха2) (11) Аналогично записывают уравнение прямой АО) + 1 .

Х pj+1- Y а)+1+ д)+1=0;

Xy)+1-Z а)+1+е)+1-0, (12) В»

ГдЕ a) + 1 = XJ + 1 - Ха j3) + 1 = Vj + 1 Ya, yj+ 1 = Z)+ 1-Zs, д)+1 = Х)+ 1Ya - XaYJ+ 1;

Е ) + 1 = X) + 1Za - XaZ) + 1.

Решая совместно уравнение эллипсоидов (4) и уравнения прямой AOJ (10), находят кОординаты точки.В (Хь, УЬ и Zb):

Хе = — M 1(-N+ N2 — 4MQ);

Ye=dial +)ь(2щм) (— N+ N2 — dìî);

2в =Elan +))(2хм) (-и+ Р-хм а), где М=а11 а) +агг)!)) +азз yjг+2а1г а) pj+

+ 2 а1з а)у)+2 агз )о) у), N =2(a22 p) д)+

+азз у) Ц+а1га)ду+ an а)а)+агзpj е)+

+агз yJ д)+ А1 а) + Аг а) p )+ Q а) у));

О=аггд ) +азз я) +2an д) я)+2Аг а) дj+

+2Аза)е)+А4 а) .

Решая совместно уравнение эллипсоидов Э)+ 1(6) и уравнения прямой AOJ + 1(12), находят координаты точки С:

Хс — 2 М с (- Йс + ) ) с — 4Мс Ос) ь

1 г»

Ус = д) + 1 Qj + 1 +p) +! (2aj + 1 Мс) х

2С =я + 1а) +1+yj+-1(2aj+1 M,)1 х

1799625

20

40

Qc = b22 д)+ 1 + Ьзз е)+1 + 2Ьгз д)+1

2 2 е)+1+2 Вгг а)+1 д)+1+2 Вз a)+1 е)+1

+ В4 a)+1.

По координатам точек В (Хв, Ув, 2в) и С (Xc, Yc, Zc) определяют расстояния 0)В = бв и О)+ 1 С + dc.

de = (х, - xe) (7(- Ya) + (Е(- Ys)

d = (XI+1 — Х,) +(Yl — Y,Ó+(zi.„, z,ð

Теперь определяют относительные значения расстояний d) и d) + 1, выраженные в единицах размеров эллипсоидов Э) и Э)+ 1 соответственно, т. е. в единицах 0)В и 0)+1С:

d)o = d) бв; б() + 1)с1 = б) + 1 dc

Сумма относительных расстояний б)0 и бц + 1)о do =. d)o + бц + 1)o характеризует разность значений состава вещества 8 пробахj-roи(J+1)-ro сортов Лс) = ) q)+1--сцl .

Тогда состав (содержание контролируемого компонента), соответствующий значениям измеренных сигналов Хд, Ya, Za, определяется по формулам

qa - q)+ h,qd)o(d)o+ бц+ 1)o) ";

ga = с))+ 1- (с)б(/+ 1)О (d)0+ d()+ 1)0) Гак как значения qa u qa определены и и с соответствующими погрешностями, то их необходимо скорректировать. Если два наиболее близких к точке А эллипсоида рассеивания сигналов имеют неодинаковые размеры и неодинаково орйентированы в пространстве сиг(((алов X, Y и 2, то более точным будет то значение, которое опреде ;.лено по меньшему расстоянию. Поэтому уточненное скорректированное значение неизвестного состава qa определится по значениям с)а и qa,, взятым с весами (козфI 11 -фициентами важности), пропорциональны, ми относительным расстояниям от точки А то точек О) и О)+ 1:

qa=(qà d0+ 1)о+ qa d)o)(d) + б()+ 1)0)

=((сц+ Aqd)o(d)o+ б()+1)о) ) dg+1)0+

+ (сц + 1 - Л q d 0+ 1)о (dI) +1)о + б)о) 1) d)0) х х (с))0+ б()+1)о) .

Способ измерения состава веществ пригоден при любых. принципах и методах измерений, поэтому в нем не конкретизированы типы измеряемых сигналов, Это могут быть напряжения или токи в электрических методах, интенсивности излучения в гамма. методах, напряженности электромагнитного полл в радиоволновых методах, плотности потоков в ультразвуковых методах, световые потоки в оптических.и инфракрасных методах и т, д. Способ предусматривает только новые операции над полученными сигналами (т. е. над мэтериальными объектами), которые никак не зависят от природы самих сигналов.

Пример реализации способа. Способ использовался при определении зольности, влажности, плотности и содержания серы в угле на ленте конвейера по интенсивности рассеянного углем гамма-излучения в. обратном направлении в диапазонах энергий

50 — 70, 150-175 и 230-310 кэ В. Погрешности определения зольности, влажности, плотности и содержания серы в угле в способе по сравнению с прототипом уменьшены соответственно в 4, 2, 3 и 5 раз. Кроме того, за счет учета неодинакового рассеяния сигналов в пробах разных сортов и за счет исключения влияния видов зависимостей сигналов от измеряемых составов было уменьшено количество отбираемых для градуировки проб.

Формула изобретения

Способ измерения состава веществ, включающий отбор по n (n. 3) проб каждого

l-го заданного сорта с составом qI, определение трех зависящих от состава сигналов

Хп, Уи и ZII в каждой I-й пробе каждого l-го сорта и их средние значения для проб каж-. дого l-ro сорта, измерение трех сигналов о составе неизвестного сорта Ха, Уа и Za u определение двух ближайших трехмерных

35 расстояний d) и d)+ 1 от измеренных сигналов Ха, Уа и Za до соответствующих средних значений сигналов в пробах j-ro u O + 1)-го сортов с составами qI и qI+ 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности эа счет одновременного устранения влияния неодинаковых флуктуаций сигналов в пробах разных сортов и нелинейной зависимости состава вещества от измеренных сигналов, по каждым 3л сигналам в со45 ставе вещества определяют размеры и положения эллипсоидов рассеяния сигналов в пробах каждого )-го сорта, по которым .определяют относительные значения расстояний d) и d) + 1 в единицах эллипсоидов

50 рассеяния сигналов в пробах j-ro и (j + 1)-го сортов d)o и бс) + 1), определяют величину изменения состава в пробах j-го и (j + 1)-го сортов Л q, а состав неизвестного сорта определяют по формуле

qa= f(q)+ Лqd)o(б)о+ бО+1)о)1dg+ 1)-+

+ (сщ + 1) = Ь q б() + 1)o (d)o+ б() + 1)0) 1х х d)o)(d)o+ б()+ 1)c) 1.

1799625

Составитель А,Онищенко

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1124 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Способ измерения состава веществ Способ измерения состава веществ Способ измерения состава веществ Способ измерения состава веществ Способ измерения состава веществ 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ядерной физики, а именно к способам определения концентрации элементов в условиях переменного нейтронного фона, источником которого является анализируемая среда, например теплоноситель ядерного реактора, и может быть использовано в нейтронно-абсорбционных анализаторах, применяемых в атомной энергетике

Изобретение относится к горной автоматике , а более конкретно к способам и устройствам автоматического контроля качества угля на ленте конвейера, и может быть использовано на углеобогатительных фабриках, коксохимзаводах, шахтах, тепловых электростанциях, угольных разрезах

Изобретение относится к электроннозондовым методам определения кристаллографических параметров материалов и структур с использованием структурного контраста при каналировании электронов

Изобретение относится к области анализа поверхности твердого тела методом спектроскопии рассеяния медленных ионов (СРМИ)

Изобретение относится к области физических методов контроля процессов вакуумной тонкопленочной технологии и может использоваться для контроля конденсации молекулярного пучка проводящего вещества на диэлектрическую подложку

Изобретение относится к области физических методов исследования твердых тел, а более конкретно к спектроскопии рассеяния медленных ионов, используемой для структурного, элементного, концентрационного и физико-химического анализа поверхности твердого тела

Изобретение относится к физическим методам исследования поверхности твердого тела, в частности методам обратного рассеяния ионов, и может использоваться для изучения адсорбционных явлений

Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано при исследованиях структуры тверда1Х тел в материаловедении и технологии обработки материалов

Изобретение относится к методам исследования поверхности твердых тел с помощью электронных пучков и может быть использовано для проведения количественных измерений элементного состава поверхности методами ожеспектроскопии , рентгеновского микроанализа , фотоэлектронной спектроскопии

Изобретение относится к области обогаминерального сырья по естественной: радиоактивности, в частности к сепа рации комплексных кусковатых руд цвет ных и редких, металлов

Изобретение относится к горной автоматике , а более конкретно к способам и устройствам автоматического контроля качества угля на ленте конвейера, и может быть использовано на углеобогатительных фабриках, коксохимзаводах, шахтах, тепловых электростанциях, угольных разрезах

Изобретение относится к обогащению руд промывкой и классификацией, автоматизации управления этими процессами и может быть использовано при производстве минеральных фосфорных удобрений

Изобретение относится к контролю работы рентгенолюминесцентного сепаратора, а именно к устройствам для поштучного ввода индикатора вовнутрь потока обогащаемого материала

Изобретение относится к устройством для разделения твердых кусковых материалов с помощью электромагнитных эффектов и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, например при крупнокусковой сепарации минерального сырья

Изобретение относится к разделению предметов по их отражательной способности , может быть использовано для выделения из жильного кварца кусков, пораженных слабопрозрачными минеральными включениями , и позволяет повысить точность распознавания пестроцветных кусков

Изобретение относится к разделению твердых предметов по их фотометрическим QiOCS О 3-1 3 Ьеркало гальданометра - свойствам

Изобретение относится к разделению предметов по цвету и м.б

Изобретение относится к устройствам для сепарации сыпучих материалов на ленте конвейера и позволяет повысить качество сепарации за счет обеспечения периодического вывода анализирующей схемы на порог сепарации

Изобретение относится к области технологии переработки бедных никелевых руд и техногенных месторождений (ТМ) силикатных никелевых руд и может быть использован в горнорудной промышленности

Способ измерения состава веществ

Наверх