Цифровое вычислительное устройство гамма-профило графа

 

СПИ 270858

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое ог авт. свидетельства М

Кл. 21 с, 46/50

Заявлено 31.Х11.1968 (Л 1296082/18-24) с присоединением заявки е

МПК G 06f

УДЫ 681.14(088.8) Приоритет

Опубликовано 12,V,1970. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 1.IX.1970

N0MMTBT по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

И. В, Бизин, Б, Е. Халецкий и В. П. Шупов

Заявитель

Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии

ЦИФРОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ГАММА-ПРОФИЛО ГРАФА

Предлагаемое устройство относится к области измерения и автоматизации загрузки технологических емкосгей (бункеров, доменных печей и т. д.) сыпучими материалами и предназначено для контроля уровня и профиля распределения материала по сечению сосуда, доступ в который затруднен или нежелателен. Для этой цели наиболее эффективно применение гамма-профилографа, представляющего собой следующую систему с радиоактивньтм измерительным элементом. Излучатель гамма-профилографа, совершая периодические движения, просвечивает сечение сосуда, а приемник, расположенный диаметрально противоп эложпо излучателю, при помощи системы автоматического слежения следит за положением центра пятна гамма-излучения на поверхности материала. Вычислительное устройство гамма-профилографа вычисляет текущие значения прямоугольных координат центра пятна по текущим углам наклона излучателя и приемника при заданном расстоянии между последними. Результаты вычисления непрерывно или периодически индицируются ири помощи выводного устройства. Контроль уровня и профиля материала в емкости позволяет осуществитb оптимальную систему загрузки II необходимое по технологии протекание процесса перемещения материала в емкости.

Существующее вычислительное устроиство гамма-профилографа представляет собой ме. ханпческую модель на основе реечного механизма, рейки которого связаны с сельсинамипоиемниками дистанционной передачи угла.

Недостатками этого вычислительного устройства являются малая точность вычисления координат, что обусловливается аналоговым методом вычисления и применением механи1О ческих элементов, а также низкая надежность из-за наличия движущихся деталей.

Предлагается цифровое вычислительное устройство гамма-профилографа для определения уровня и профиля распределения сыпут5 чпх материалов в емкостях, содержащее два преобразователя угол-код, две функциональные матрицы, два управляемых и один неуправляемый делитель частоты, генератор временных импульсов, счетчики, схему совпаде20 ния, дешифратор, выходные регистры, вентили и линию задержки.

Предложенное устройство отличается тем, что для повышения его точности и надежности выходы преобразователей угол-код подключе25 иы через функциональные матрицы It делители частоты. соединенные с генераторам импульсов, подключенным через делитель ко входу временного счетчика импульсов, соединенного с одним из входов вентилей, ко входам сумЗО мпрующего и вычитающего счетчиков, выходы которых через схему совпадения подключены к другим входам вснтилей, причем выходы суммирующего счетчика через дешифратор н вентили подкл1очены к выходным регистрам.

Ня чертеже привсденя Олок-схема нрсдлягяемого цифрового вычислительного устройства гамма-профилогряфа для случая измерения профиля материала по замерам координат центра пятна в г! точках о диаметру сосуда.

На чертеже приняты следующие обозначен!!я:

1 — преобразователь угол-код, 2 — функциональная матрица, 8 — управляемый делитель частоты, 4 — генератор временных импульсов.

5 — суммирующий счетчик, б — схема совпадения, 7 — вычитающий счетчик, 8 — неуправляемый делитель частоты, 9 — временной счетчик, 10 — дешифратор, 11 — вентили, 12 — выходные регистры, 13 — линия задержки, Уь Yq... Y„Y (уровня материала в емкости) в и точках замера.

Преобразователь 1 служит для линейного преобразователя аналоговой величины угла в его цифровой эквивалент. Функциональная диодная матрица 2 предназначена для нелинейного преобразования входного кода. В|од матрицы 2 соединен с выходом соответствуloщего преобразователя 1, а выход ее — с управляющим входом цифрового управляемого делителя частоты 8 Сигнальный вход обоих делителей 8 подключен к генератору 4, выхоl одного из ННх подключен ко входу суммируloщего счетчика 5, а выход другого — ко входу вычитающего счетчика 7. Сигнал на управляющем входе управляемого делителя 3 определяет коэффицинт деления частоты.

Выход генератора 4 через неуправляемый делитель 8 подключен ко входу счетчика 9, я выход последнего через вентили ii подключен к выходным регистрам 12, число которых выбирается равным принятому числу участков ступенчатой аппроксимации кривой профиля распределения материалов IIo,äèàìåòðó емкости. Выходы суммирующего счетчика 5 н вычитающего 7 псступают ня схему б, выход которой соединен с вентилями 11 н входом линии 18 задержки. Выход линии задержки подключен к цепям сброса счетчиков 5, 7 и 9. Выход суммирующего счетчика 5 соединен с дешифратором 10. каждый из выходов которого связан с одним из вентилей 11.

Работает устройство следующим образом.

Текущие значения углов поворота а и Р излучателя и приемника относительно горизонтали от сельсина-приемника вводятся в аналого-цифровой преобразователь 1 соответствующего угла в код. Квант измерения углов выбирается из условия обеспечения заданной точности измерения профиля. Преобразователь 1 производит линейное преобразование угла в цифровой эквивалент, который через функциональную диодную магрицу 2 ностуняет на цифровой управляющий вход соответствующего управляющего делителя 8 частоты.

На сигнальный вход этого делителя непрерывно поступают импульсы от генератора 4. Чяс270858

4 тотя импульсов f, и f:, ня гыходе управляемого делителя частоты онре Ip;IHC I ñÿ зня Ip. ннсм углов с(, (на входе нреобрязователя 1 11 соответстп1н! с выра!51(еннялн1:, „== К с(цс(f;; =-К ctgf>, где К вЂ” коэффициент нронорннональностп, вы

10 бнраемый из условия создания трсбуемог( быстродействия. Нелинейная котянгенсная зависимость между чястотой ня выходе управ. 151емого делителя ч" ñòîòû н величиной угля и;: входе устройства обеспечивается днодной мят

15 рицей 2.

Импульсы с частотой fg пост| пяюl на суммирующий счетчик 5, à с частотой f,; — ья вычнта1ощий счегчик 7. Предварительно все

20 триггеры счетчика 5 на|одилнсь в состоянии

«0», а триггеры счетчика 7 — в состоянии «!».

Емкость N,„, обоих счетчиков одинакова и определяется расстоянием В между излучателем Il приемником гамма-профнлогряфя (дня25 метром емкости): тах Кт ! де К„, — масштабный коэффициент.

З0 По мере поступления пмпульсов код счет 1ка 5 возрастает, а код счетчика 7 уменьшается. Через время с начала счета коды счетчиков 5 и 7 сравняются. При этом в суммирующем счетчике 5 будет код Л = /, 1 ==

35 = К с(п> . t; этот же код находится в вычптающем счет-шке 7: Л! = Л „„— Кc(g (a 1.

Подставляя зня1енне Л,„, и исключая параметр 1, можно гоеднться что Л =К,„В

tgz + tg> является цифровым выражением координаты центра пятна гамма-излучения нлн, что то же самое, удаления его от края емкости.

Временные импульсы с генератора 4 через

45 неуправляемый делитель 8 поступают на суммирующий счетчик 9 временных импульсов.

Если частота импульсов на выходе делителя 9 равна /, гц, то код счетчика 9 в момент 1 равенства кодов суммирующего счетчика 5 и

50 вычитающего сче чика 7 равен:

М К„, tg.. tg >

Кctg К tg + tg!з и соответствует с масштабным коэффициен55 К том f  †" координате У центра пятна гам1 ма-излучения, т. е. уровшо материала в емкости в точке, удаленной на расстояние Х от ее

60 края. Следовательно, коды счетчиков-5 н 9 в момент l полностью определяют координаты центра пятна гамма-излучения.

Наличие еди11о1о источн11ка импульсов для, управляемых делителей 8 и временного счет65 чика 9 нсключаег влияние нестаоильности ге270858

Цифровое вычислительное устройство гамма-профплографа для определения уровня профиля распределения сыпучих материалов в технологических емкостях, содержащее преобразователи угол-код, функциональные матрицы, управляемые и неуправляемые делители частоты, генератор временных импульсов, счетчики, схему совпадения, дешифратор, выходные регистры, вентили и схему задержки, от гичаюи ееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы устройства, в нем выходы преобразователей угол-код подключены через функциональные матрицы и делители частоты, соединенные с генератором импульсов, подключенным через делитель ко входу временного счетчика импульсов, соединенного с одним пз входов вентилей, ко входам суммирующего и вычптающего счетчиков, выходы которых через схему совпадения подключены к другим входам вентилей, причем выходы суммирующего счетчика через дешифратор и вентили подключены к выходным регистрам.

lepaxopa 4 временных импульсов íà paoory ычислительного устройства.

1 од счетчика 9 через вентили 11 передается выходные регистры 12 координаты V, количество которых и равно заданному числу

)частков аппроксимации по горизонтали кривой распределения матери".ëà в емкости. .На

>ти же вентили поступают сигналы и. выходов ешифратора 10, декаднрующего состояние

:уммирующего счетчика 5. Сигнал на одном )p з а выходов дешифратора 10 в момент t разрешает работу одного вентиля 11, соответст ующего участку аппроксимации по горизонали. Совпадение кодов суммирующего счет,ика 5 и вычитающего счетчика 7 фиксиру- 15 тся схемой 6 совпадения кодов, которая

;ыдает команду на открывание вентилей 11 н ерез один из этих вентилей, разрешенных игналом на выходе дешифратора 10, перево ит код счетчика 9 в соответствующий выход- 2о юй регистр 12. Емкость выходных регистров 2 (как и счетчика 9) выбирается из условия беспечения точности измерения координа гы . Задержанный сигнал на выходе линии 18

:ерез цепи сброса переводит счетчики 5, 7, 9 в 25

fcxoäíoå состояние. После этого цикл вычис ения повторяется. По мере перемещения

,ентра пятна гамма-излучения по сечению мкости меняется код суммирующего счетчи:а 5 в момент 1 совпадения кодов счетчиков 30 и 7; при этом открывается новый вентиль 11, код счетчика 9 вводится в соответствующий

ыходной регистр 12. Изменение уровня матеиала в емкости сказывается на величине «о;а счетчика 9 в момент t. Прн облучении все- 35 о диаметра емкости все выходные регистры 2 являются заполненными. При повторном рохождении лучом сечения емкости пропсхо(ит поочередное изменсние состояния выходных регистров 12 в соответствии с новыми уровнямп материала в точках емкости, соответствующих участкам аппроксимации по горизонтали. Выходная информация У сохраняется на период измерения. Это позволяет осуществить любые возможные виды вывода цифровой информации: цифровую непрерывную индикацию состояния выходных регистров, периодическую цифровую запись или применить электроннолучевую трубку для изображения профиля распределения материала в емкости.

Предмет изобретения.3 270858

Состашггель В. И. Ходос

Редактор И. Е. Уряшаон Текред А. А. Камышникова Корректор T. П. Лаврухина

Заказ 2241у9 Тираж 480 Подписное

Ц!1ИИПИ Комитета пс делам изобретении и открытий прп Совете Министров СССР

Мосина, )К-35, Раушская наб., д. 4.5

Типография, пр. Сапунова, 2