Способ определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала

Авторы патента:

G01F23/28 - путем измерения параметров электромагнитных или звуковых волн, направленных непосредственно в жидкие или сыпучие тела

Владельцы патента RU 2648972:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск (Российская Федерация) (RU)

Использование: для определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют освещение поверхности сыпучего материала направленным излучением, регистрацию отраженного излучения с последующей обработкой полученного сигнала, по которому определяют объем транспортируемого сыпучего материала, при этом освещение поверхности сыпучего материала осуществляют направленным ультразвуковым излучением, регистрацию отраженного ультразвукового излучения осуществляют с помощью приемников ультразвуковых волн, при этом n пар источников и приемников ультразвуковых колебаний стационарно устанавливают на одинаковом расстоянии от поверхности контролируемой области конвейерной ленты на одной прямой, определяют разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, площадь поперечного сечения сыпучего материала определяют, интегрируя аппроксимированные значения высоты слоя сыпучего материала в каждый момент времени, при этом высоту слоя сыпучего материала определяют по определенной математической формуле. Технический результат: повышение точности определения объема сыпучего материала, проходящего через конвейерную ленту. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения объема сыпучего материала при его транспортировке конвейером снегоочистительной техники.

Известен способ определения количества сыпучего материала в емкости путем измерения степени ее опорожнения, при этом в свободном от контролируемого вещества пространстве емкости возбуждают акустический импульс и по параметрам возникших свободных колебаний находящегося над поверхностью материала воздуха судят о количестве содержащегося в емкости материала (Патент №321687 от 19.11.1971 г.).

Недостатком способа является невозможность определения количества сыпучего материала на открытой поверхности без боковых стенок.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала (Патент №1527499 от 07.12. 1989 г.), в котором поверхность сыпучего материала освещают узким плоским пучком света так, что на поверхности сыпучего материала образуется полоса света, ориентированная поперек движения конвейерной ленты. Над конвейерной лентой вдоль направления ее движения под некоторым углом к горизонтальной плоскости устанавливают передающую телевизионную камеру, с помощью которой получают телевизионный сигнал изображения узкой освещенной полосы, обработка которого позволяет получить информацию об объеме оттранспортированного за известное время сыпучего материала.

Недостатками способа являются техническая сложность реализации, а также зависимость точности получаемой об объеме сыпучего материала информации от светоотражающих свойств контролируемого сыпучего материала и степени освещенности его поверхности внешними источниками.

Разработанный способ направлен на решение актуальной задачи - повышения точности определения объема сыпучего материала, проходящего через конвейерную ленту, для оценки производительности снегоочистительной техники.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала, включающем освещение поверхности сыпучего материала направленным излучением, регистрацию отраженного излучения с последующей обработкой полученного сигнала, по которому определяют объем транспортируемого сыпучего материала, освещение поверхности сыпучего материала осуществляют направленным электромагнитным излучением регистрацию отраженного электромагнитного излучения осуществляют с помощью n пар источников и приемников ультразвуковых волн, установленных параллельно конвейерной ленте, определяют разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, площадь поперечного сечения сыпучего материала определяют, интегрируя аппроксимированные значения высоты слоя сыпучего материала в каждый момент времени, а высоту слоя сыпучего материала определяют по формуле:

h=h_д-0,5Δt_iν_в,

где h_д - расстояние между источниками ультразвуковых волн и поверхностью конвейерной ленты, м;

ν_в - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с;

Δt_i - разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, с;

i - номер источника ультразвуковых волн.

Способ иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала при очистке железнодорожных путей, на фиг. 2 - вид по стрелке А:1 - сыпучий материал; 2 - контрольная область конвейерной ленты; 3 - конвейерная лента; 4 - источники ультразвуковых колебаний; 5 - приемники ультразвуковых колебаний; 6 - расстояние между источниками и приемниками ультразвуковых колебаний и поверхностью контрольной области конвейерной ленты; 7 - плоскость крепления источников и приемников ультразвуковых колебаний; 8 - ультразвуковые волны; 9 - микрокомпьютерная техника; 10 - датчик частоты вращения конвейера.

Предложенный способ реализуется следующим образом. Для определения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала 1, прошедшего через контролируемую область 2 конвейерной ленты 3, n пар источников 4 и приемников 5 ультразвуковых колебаний стационарно устанавливают на одинаковом расстоянии 6 от поверхности контролируемой области конвейерной ленты на одной прямой 7. Источники ультразвуковых колебаний генерируют волну 8, направленную по нормали к поверхности конвейерной ленты. Средствами микрокомпьютерной техники 9 определяют разности времен Δt_i, с, между генерацией ультразвуковой волны источником и регистрацией отраженной от поверхности транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в точке x_i приемником. Определяют высоту слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в точке x_i над поверхностью конвейерной ленты по формуле: h_i=h_д-0,5Δt_iν_в, м, где h_д - расстояние между источниками ультразвуковых колебаний и поверхностью конвейерной ленты, м, ν_в - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с. После этого определяют площадь поперечного сечения слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала в момент времени t, с, по формуле: , где ƒ(i) - функция, полученная аппроксимацией значений h_i, высоты слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала. Определяют скорость движения конвейерной ленты ν, м/с, по данным датчика частоты вращения 10 вала конвейерной ленты. Количество m измерений площади поперечного сечения слоя транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала определяют по формуле m=t_T/t_И, где t_T - время измерения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала, с, t_И - длительность одного измерения, с. Объем транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала определяют по формуле:. Полученные значения объема транспортируемого конвейерной лентой сыпучего материала сохраняются в запоминающих устройствах микрокомпьютерной техники.

Предложенный способ был опробован на базе поезда снегоуборочного самоходного «ПСС-1К», прикрепленного к депо станции «Инская» Западно-Сибирской железной дороги в моменты выезда на пути необщего пользования для уборки снежных масс. На предусмотренной конструкцией самоходного поезда металлической перекладине, расположенной над контролируемой областью конвейерной ленты, были установлены три ультразвуковых датчика модели HC-SR04, представляющих собой источники и приемники ультразвуковых колебаний в общем корпусе. Датчики были направлены по нормали к поверхности контролируемой области конвейерной ленты для обеспечения минимального расстояния распространения ультразвуковой волны. Частота генерируемых ультразвуковых колебаний составляла 40 кГц. Разности времен между генерацией ультразвуковой волны и регистрацией отраженной от поверхности снежной массы в контролируемой области конвейерной ленты волны определялись специализированным программным обеспечением на базе микрокомпьютера Raspberry Pi 2. Площадь поперечного сечения слоя снежной массы определялась из результатов аппроксимации полученных значений высоты слоя снежной массы методом наименьших квадратов. Скорость движения конвейерной ленты определялась с помощью магнитного датчика частоты вращения вала и составляла 1 м/с. В течение одного часа работы суммарный объем снежной массы, прошедшей через контролируемую область конвейерной ленты,составил 400 м³. Полученные данные были подтверждены инструментальными и визуальными измерениями.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в уменьшении технической сложности реализации способа, а также в увеличении точности определения объема сыпучих материалов со специфическими светоотражающими свойствами, в частности снега.

Способ определения объема транспортируемого конвейером сыпучего материала, включающий освещение поверхности сыпучего материала направленным излучением, регистрацию отраженного излучения с последующей обработкой полученного сигнала, по которому определяют объем транспортируемого сыпучего материала, отличающийся тем, что освещение поверхности сыпучего материала осуществляют направленным ультразвуковым излучением, регистрацию отраженного ультразвукового излучения осуществляют с помощью приемников ультразвуковых волн, при этом n пар источников и приемников ультразвуковых колебаний стационарно устанавливают на одинаковом расстоянии от поверхности контролируемой области конвейерной ленты на одной прямой, определяют разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, площадь поперечного сечения сыпучего материала определяют, интегрируя аппроксимированные значения высоты слоя сыпучего материала в каждый момент времени, при этом высоту слоя сыпучего материала определяют по формуле:

h_i=h_д-0,5Δt_iV_в,

где h_д - расстояние между источниками ультразвуковых волн и поверхностью конвейерной ленты, м;

V_в - скорость распространения ультразвуковой волны в воздухе, м/с;

Δt_i - разность времен регистрации отраженных от сыпучего материала ультразвуковых волн, с;

i - номер источника ультразвуковых волн.

Изобретение может быть использовано для определения границ раздела в трехкомпонентной среде, в частности воздуха и двух жидкостей с разной плотностью. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа.

Способ измерения положения границы раздела двух сред в емкости // 2647182

Изобретение может быть использовано для высокоточного определения положения границы раздела двух сред, находящихся в емкости, в частности двух несмешивающихся жидкостей с разной плотностью.

Способ определения уровня жидкости в емкости // 2645836

Изобретение может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости, независимо от электрофизических параметров жидкости.

Способ определения количества диэлектрической жидкости в металлической емкости // 2645813

Изобретение может быть использовано для измерения количества (объема, массы) диэлектрической жидкости в металлической емкости произвольной конфигурации независимо от ее диэлектрической проницаемости.

Способ измерения количества вещества в металлической емкости // 2645435

Изобретение может быть использовано для высокоточного определения количества (объема, массы, уровня) веществ в различных емкостях. Также оно может быть также использовано в демонстрационных физических экспериментах для описания возможного, в том числе отличного от общепринятого, характера зависимости резонансной частоты электромагнитных колебаний металлической полости резонатора от объема заполняющего полость вещества с различными электрофизическими параметрами.

Микроволновый сигнализатор уровня и устройство ввода микроволнового сигнала в резервуар // 2631519

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля уровня материалов в резервуарах путем измерения ослабления микроволнового зондирующего сигнала.

Способ измерения уровня вещества в емкости // 2629706

Изобретение может быть использовано для измерения уровня различных веществ в емкостях, в частности уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства.

Устройство для измерения уровня воды в водоемах // 2627569

Изобретение может быть использовано в гидрологии для изучения водного режима в естественных и искусственных водоемах, например озерах. Оно может быть использовано также с успехом в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для точного измерения уровня различных жидкостей в стационарных резервуарах-накопителях.

Способ измерения уровня жидкости и сыпучих сред в емкости // 2626386

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости и сыпучих сред, находящихся в какой-либо емкости.

Устройство для измерения массы двухфазного вещества в замкнутом цилиндрическом резервуаре // 2626303

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения массы двухфазного однокомпонентного вещества в замкнутом металлическом резервуаре цилиндрической формы независимо от фазового состояния вещества.

Бесконтактный радиоволновый уровнемер // 2649665

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности измерения в предлагаемом уровнемере - достигается тем, что он содержит последовательно соединенные модулятор, генератор СВЧ, направленный ответвитель, циркулятор и приемо-передающая антенна, направленная в сторону контролируемой поверхности, вычислительный блок и первый смеситель, первый вход которого соединен с дополнительным выводом направленного ответвителя, второй вход соединен с третьим выводом циркулятора, а выход соединен со входом вычислительного блока. Дополнительно к этому уровнемер содержит второй смеситель и фазовращатель на угол π/4, причем первый вход второго смесителя соединен с дополнительным выводом направленного ответвителя, второй вход соединен через фазовращатель с третьим выводом циркулятора, а выход соединен со вторым входом вычислительного блока. 3 ил.

Способ измерения уровня и проводимости электропроводящей среды и устройство для его осуществления // 2649672

Изобретения относятся к электрическим методам измерения и предназначены для определения уровня и проводимости электропроводящей жидкости в резервуарах в условиях неконтролируемого изменения ее проводимости. Предлагаемый способ измерения и устройство для его осуществления позволяют исключить эту погрешность, обеспечивая высокую точность измерения уровня. Изобретения основаны на возбуждении электромагнитных колебаний на резонансной частоте в резонаторе, состоящем из зонда в виде погружаемого в жидкость вертикального отрезка длинной линии, короткозамкнутого в ее нижнем конце и соединенного на верхнем конце с удлинительным кабелем. Цель измерения достигается формированием на базе одного зонда двух резонаторов с разными длинами удлинительных кабелей, подключаемых к зонду через управляемый ключ; поочередным возбуждением электромагнитных колебаний в этих резонаторах на резонансной частоте; аппроксимацией экспериментальных зависимостей резонансных частот от уровня и проводимости электропроводящей жидкости; определением по измеренным резонансным частотам уровня и проводимости из решения системы двух уравнений, образуемых аппроксимирующими функциями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости // 2650611

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности в предлагаемом способе измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, выделяют первый сигнал разностной частоты на выходе первого смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, дополнительно к этому выделяют второй сигнал разностной частоты на выходе второго смесителя между падающими электромагнитными волнами и отраженными волнами, сдвинутыми по фазе на угол π/4, вычисляют взаимно корреляционную функцию между этими сигналами и по временному сдвигу, соответствующему ее максимуму, определяют уровень жидкости в емкости. 3 ил.

Радарная система измерения уровня с контролем состояния синхронизации // 2650824

Предложена радарная система измерения уровня, содержащая PLL-контур, генерирующий выходной сигнал и сконфигурированный с возможностью индицировать свое состояние синхронизации. Кроме того, в системе предусмотрен контур изменения сигнала, подключенный к PLL-контуру для приема выходного сигнала и изменения по меньшей мере одной характеристики данного сигнала с формированием передаваемого сигнала. Контур изменения сигнала сконфигурирован и подключен с возможностью принимать статусный PLL-сигнал, отображающий состояние синхронизации PLL-контура, и изменять по меньшей мере один параметр выходного сигнала в качестве реакции на статусный PLL-сигнал, указывающий, что PLL-контур находится в синхронизированном состоянии. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.