Устройство для контроля гранулометрического состава кусковых материалов


 


Владельцы патента RU 2404426:

Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Устройство содержит: генератор электромагнитных колебаний; передающую и приемную рупорные антенны; усилитель; элемент ортогональной поляризации, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода; амплитудный детектор и измеритель-индикатор. Техническим результатом изобретения является повышение качества контроля гранулометрического состава сыпучих материалов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.

Известно устройство для измерения размеров частиц аэрозоля, суспензий и порошкообразных материалов (см. О.В.Карпов, Е.В.Лесников, Г.Д.Петров «Установка высшей точности для воспроизведения счетной концентрации и размеров частиц, суспензии и порошкообразных материалов», Измерительная техника, №9, 1997, стр.68-70), в котором метод малоуглового рассеяния лазерного излучения используется для измерения размеров частиц.

Недостатком этого известного устройства является сложность зондирования частиц лазерным лучом и анализа малоугловой индикатрисы рассеянного частицами излучения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятое автором за прототип устройство для контроля гранулометрического состава сыпучих материалов (см. О.Н.Кукушкин, В.И.Головко, О.М.Ганиев и др. «Применение метода Дебая-Шеррера в СВЧ-диапазоне для контроля гранулометрического состава сыпучих материалов», Электронная техника, сер. СВЧ-техника, вып.1 (471), 1998, стр.45-47), содержащее генератор электромагнитных колебаний, передающую и приемную рупорные антенны, усилитель и вычислитель. В этом устройстве мощность отраженного от сыпучего материала сигнала используется для контроля гранулометрического состава контролируемой среды.

Недостатком этого устройства следует считать низкое качество контроля из-за неопределенности мощности отраженного сигнала при изменении состава сыпучих материалов.

Задачей заявляемого изобретения является повышение качества контроля гранулометрического состава кусковых материалов.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для контроля гранулометрического состава кусковых материалов, содержащее генератор электромагнитных колебаний, соединенный выходом с передающей рупорной антенной, приемную рупорную антенну и усилитель, введены элемент ортогональной поляризации, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода, амплитудный детектор и измеритель-индикатор, при этом приемная рупорная антенна подключена ко входу элемента ортогональной поляризации, выход элемента ортогональной поляризации соединен со входом амплитудного детектора, выход которого через усилитель соединен со входом измерителя-индикатора.

Существенными отличительными признаками указанной выше совокупности является наличие элемента ортогональной поляризации и амплитудного детектора.

В заявленном техническом решении благодаря свойствам перечисленных признаков прием отраженного от кусковых материалов сигнала с ортогональной поляризации дает возможность решить поставленную задачу: обеспечить высокое качество контроля гранулометрического состава кусковых материалов.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор электромагнитных колебаний 1, передающую рупорную антенну 2, приемную рупорную антенну 3, элемент ортогональной поляризации 4, амплитудный детектор 5, усилитель 6 и измеритель-индикатор 7. На чертеже цифрой 8 обозначен кусковой материал.

Принцип работы устройства основан на использовании условия Брэгга-Вульфа (см. Физическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1988, стр.231). Согласно этому условию, если тонкий пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на кристалл, последний рассеивает (отражает) излучение. Максимумы интенсивности возникают при этом только в тех направлениях, в которых все отраженные кристаллом волны находятся в одной фазе, а это возможно, если разность хода между отраженными волнами кратна целому числу длин волн λ, т.е. когда справедливо соотношение

2dsinθ=nλ,

где n - целое положительное число, 2θ - угол между передающей и отраженной волнами, d - межплоскостное расстояние в кристалле.

Известно, что условие Брегга-Вульфа справедливо для любых частот электромагнитного излучения. Поэтому этот эффект можно использовать во всех случаях, когда длина волны излучения соизмерима с характерным расстоянием (размером) среды d. В соответствии с этим в устройстве электромагнитные волны с выхода генератора электромагнитных колебаний 1 поступают в передающую рупорную антенну 2. Далее этими волнами зондируют (облучают) кусковой материал 8 под углом.

При λ меньше характерного размера d кускового материала, например его длины, последний отражает волны, которые улавливаются приемной рупорной антенной 3.

Как известно, эффект поляризации волн может возникать при их отражении от границы раздела двух сред (см. БЭС, Физика, 1998, стр.575-576). При этом при падении волны под углом отраженная волна может содержать компоненты, поляризуемые параллельно и перпендикулярно плоскости падения волны (см. БЭС, Физика, 1998, стр.59-60). В силу этого в рассматриваемом случае можно допускать существование параллельно и ортогонально поляризованных составляющих отраженной от кускового материала волны.

Согласно предлагаемому устройству принятые под углом приемной рупорной антенной отраженные волны поступают на вход элемента ортогональной поляризации 4. Этот элемент, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода, пропускает только составляющую отраженной волны с ортогональной поляризации. Для этого необходимо, чтобы при стыковке приемной рупорной антенны с отрезком прямоугольного волновода широкая сторона, например, пирамидальной рупорной антенны была продолжением узкой стенки отрезка прямоугольного волновода, а узкая сторона пирамидальной рупорной антенны - широкой стенки отрезка прямоугольного волновода. С выхода элемента ортогональной поляризации сигнал поступает на вход амплитудного детектора 5. Далее продедектированный сигнал амплитудным детектором усиливается в усилителе 6 и передается на измеритель-индикатор 7, где можно получить информацию о гранулометрическом составе кусковых материалов.

Проведены лабораторные эксперименты макетного образца предлагаемого устройства. В опытах были использованы кусковые материалы (дерево) трех (крупной, средней, мелкой) фракций. Частота и мощность излучения соответственно - 9,2 ГГц и 10 мВт. Эксперименты показали уменьшение выходного сигнала амплитудного детектора при переходе от крупной фракции к средней и далее мелкой фракциям и наоборот.

Таким образом, в заявленном техническом решении показано, что при приеме отраженного от кусковых материалов сигнала с ортогональной поляризации можно обеспечить повышение качества контроля гранулометрического состава кусковых материалов.

Устройство для контроля гранулометрического состава кусковых материалов, содержащее генератор электромагнитных колебаний, соединенный выходом с предающей рупорной антенной, приемную рупорную антенну и усилитель, отличающееся тем, что в него введены элемент ортогональной поляризации, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода, амплитудный детектор и измеритель-индикатор, причем приемная рупорная антенна подключена ко входу элемента ортогональной поляризации, выход элемента ортогональной поляризации соединен со входом амплитудного детектора, выход которого через усилитель соединен со входом измерителя-индикатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области рентгеновской техники. .

Изобретение относится к области криминалистики и судебно-технической экспертизе документов. .

Изобретение относится к области нефтепромысловой геофизики и может быть использовано при исследовании процессов многофазной фильтрации жидкостей, в частности процессов вытеснения нефти агентами из слоисто-неоднородного пласта с определением флюидонасыщенностей терригенных пород.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления емкостей сжиженных газов, низкотемпературного и криогенного оборудования, установок для получения сжиженных газов, оболочек ракет и емкостей для хранения ракетного топлива из стали 01Х18Н9Т.

Изобретение относится к области нефтехимической промышленности и может быть использовано в промысловых и научно-исследовательских лабораториях для разработки технологий увеличения нефтеотдачи пластов и при подсчете запасов нефти, оперативном контроле за разработкой нефтяных месторождений.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к рентгеновским средствам измерения толщины слоев биметаллической ленты, используемой в термометрах, терморегуляторах, и может применяться в машиностроении, энергетике и других отраслях.

Изобретение относится к способам автоматического измерения частиц потока материала, в процессе мокрого или сухого измельчения в области обогащения полезных ископаемых, в горно-химической, абразивной, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области медицины, а именно к разделу детской и подростковой гинекологии. .

Изобретение относится к спектральным методам анализа состава и свойств веществ, а точнее к диагностике и метрологии наноразмерных частиц. .

Изобретение относится к технике спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) при исследованиях наноструктур методом ЭПР. .
Изобретение относится к области медицины, а именно к онкологии. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами, в частности для измерения размеров капель воды в сырой нефти.

Изобретение относится к области исследования частиц с помощью ИК-спектроскопии, а именно к области определения размера частиц и коэффициента пропускания. .

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к наземным средствам термостатирования космических объектов при подготовке их к пуску на стартовых комплексах в любое время года, когда в зависимости от температуры окружающей среды возникает необходимость в очистке, осушке, нагреве или охлаждении термостатирующего воздуха.

Изобретение относится к динамическим способам гранулометрического исследования состава взвесей. .

Изобретение относится к гравитационной седиментации и может быть применено на шахтах и обогатительных фабриках для анализа диапазона крупности частиц в шламовых водах.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фотометрии для контроля агрегационной способности частиц коллоидных систем в широких областях техники
Наверх