Фоточастотный измеритель средней крупности гранулированных материалов,перемещаемых транспортером

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н11922589 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 080880 (21) 297506 5/18-25 (51)M.Êë з

G 01 N 15/10 с присоединением заявки М2— (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретении и открытий (53) УДК 539 215 4 (088. 8) Опубликовано 230482. Бюллетень ((о15

Дата опубликования описания 2304.82

72) Авторы (54) ФОТОЧАСТОТНЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ СРЕДНЕИ КРУПНОСТИ

ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ

ТРАНСПОРТЕРОМ

1 2

Изобретение относится к измерению крупности гранулированных материалов и может быть использовано при автоматизации процессов дробления и окомкования руд.

Контроль крупности окомкованных или дробленных шихтовых материалов в промышленности осуществляется в основном путем отбора проб материала и рассевом их на ситах. Эти операции трудоемки и не обеспечивают оперативного контроля технологических процессов.

Известны бесконтактные измерители крупности. Для контроля средней. крупности цементного клинкера применяется телевизионный измеритель

ТУК-1. В состав измерителя входит промышленная телевизионная установка, преобразователь видеосигналов и регистрирующий прибор (1).

Однако в устройстве необходимо применение сложной телевизионной ап» паратуры.

Наиболее близким .. предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является датчик крупности гранулированных материалов, перемещаемых конвейером, состоящий из осветителя, направленного под углом близким к 45о к поверхности слоя гра-. нулированного материала и сканирующего фотоприемного устройства,. установленного нормально к освещенной поверхности слоя. Осветитель обеспечивает световое пятно таких размеров, что под фотоприемником остается освещенная поверхность материала при определенном изменении высоты его слоя. Угол зрения фотоприемника принят таким, что сканирующее пятно в поперечнике на один-два порядка меньше минимального диаметра гранул кон тролируемого материала (2).

Недостатком известного датчиха является зависимость выходного сигнала от высоты слоя контролируемого материала. Это связано с самим принципом измерения..Для обеспечения малого угла зрения в фотоприемнике используется оптическая система (объектива). Однако при этом с плоскостью, в которой расположен фотоэлемент, оказывается сопряженной только одна плоскость в пространстве предметов и, следовательно, при изменении высоты слоя материала четкость изображения в плоскости фотоэлемента ухудшается. Это приводит к тому, что фоЗО топриемник перестает воспринимать

922589 импульсы от сравнительно мелких гра,нул, а при более значительном изменении высоты слоя погрешность измерения становится недопустимо большой.

Цель изобретения — повышение точности измерения ° 5

Указанная цель достигается тем, что в состав измерителя средней крупности гранулированных материалов, содержащего осветитель, объектив, установленный перпендикулярно к осве- l0 щенному участку поверХности слоя гранулированного материала, фоточувствительные элементы, размещенные в пространстве изображений объектива, 1 силители, частотные детекторы и ре- )5 гистрирующий прибор, дополнительно введен амплитудный селектор, каждый из входов которого через последовательно соединенные частотный детектор и усилитель подключены к выходу соответствующего фотоэлемента, а выход подключен к входу регистрирующего прибора, причем фоточувствительные элементы расположены по концентрической с осью объектива конической спиральной линии, расширяющейся в сторону объектива.

Кроме того количество фоточувствительных элементов N определяют из со1 отношения К дХ /2 Т, где д Х расстояние вдоль оси объектива в пространстве изображений, равное разности расстояний фокуса объектива до плоскости изображений, соответствующих максимальному и минимальному зна-! чениям высоты слоя материала, Т вЂ” 35 среднее значение глубины четкости, при этом ""îcåäíèå фотоэлементы расположены на расстоянии, не превышающем суммы глубин четкости соответствующих точкам расположения фотоэле- 40 мента.

На чертеже схематически представлен фоточастотный измеритель средней крупности гранулирозанных материалов, перемещаемых транспортером. 45

Измеритель состоит и.з отверстия 1, фотоэлементов 2, объектива 3, усилителей 4, частотных детекторов 5, амплитудного селектора б сигналов и регистрирующего прибора 7. Осветитель 1 и фотоэлементы 2 с объективом 3 установлены над поверхностью 8 (или 9 при пониженном слое) гранулированного материала, перемещаемого транспортером 10.

Фотоэлементы 2 (например, фотодио ) размещены в пространстве изображений объектива 3 так, что при изменении высоты слоя материала в заданном диапазоне (на чертеже от положения 8 до положения 9 ) четкое изображение поверхности сканируемого слоя всегда находится в пределах глубины, четкости того или иного фото элемзнта. Для обеспечения этого условия фотоэлементы размещены в пре- 65

7 делах участка, сопряженного с диапазоном изменения высоты слоя материала, выбрано чеобходимое количество фотоэлементов и регламентировано их взаимное расположение.

Участок дХ в пространстве изображений вдоль оси объектива равня1 1 ется разности расстояния X +II и Ху,I1 фокуса объектива до плоскостей изображений, соответствующих минимальному

Х, „-„ и максимальному; Х1,1,1,„ значениям вйсоты слоя материала, т.е.

1 1 . 1 дХ = Х, — Х „;,; Х„„,,„=f /Х„,, Я х,„„„= f /Х,„„, где f — фокусное расстояние объектива.

Необходимое количество фотоэлементов К равно или превышает половину отношения длины участка д Х к среднему значению глубины четкости на этом участке TñÅ т.е.

К =дХ /2 T где Т = 0,5 (Т„ +Т„ ) — среднее значение глубины четкости;

T Т „ значения глубины четкости в начале и в конце участка дХ

Расстояние между двумя соседними фотоэлементами равно .или меньше суммы глубины четкости, соответствующих точкам их расположения вдоль оси объектива. Так,например, расстояние между первым и вторым фотоэлементами равно (или меньше) Т +Т, между втоI

1 рым и третьим TI1+T и т.д. Глубина. четкости для i-того фотоэлемента равна ()(rn„ 1 1 ) (ф )1 1 где Ф вЂ” допустимое (в соответствии с порогом чувствительности фотоэлемента) значение кружка рассеяния в плоскости изображений;

d — диаметр открытой части диафрагмы объектива.

Расположение фотоэлементов по конической спиральной линии исключает их взаимное экранирование.

Измеритель работает следующим образом.

При движении транспортера фотоэлементы 2 осуществляют сканирование изображения поверхностей слоя гранулированного материала, в результате чего их выходные сигналы оказываются модулированными по частоте, зависящей от крупности материала. Выходные сигналы фотоэлементов 2 поступают через усилители 4 на соответствующие частотные детекторы 5.

Если при определенной высоте слоя изображения его поверхности находится в пределах глубины четкости i-того фотоэлемента ?, то частота его сиг922589

Формула изобретения нала оказывается максимальной, т.е. фотоэлемент 2 воспринимает отраженные световые импульсы от всех (в том числе и малых) гранулах материала. Соответственно наибольшим оказывается и выходной сигнал i-того частотного детектора 5. Выходные сигналы частотных детекторов 5 поступают на соответствующие входы амплитудного селектора 6,выделяющего на выходе наибольший из них. Сигнал с выхода амплитудного селектора 6 поступает на вход регистрирующего при" бора 7, шкала которого отградуирована в величинах средней крупности материала. При изменении высоты слоя 15 изображения его поверхности перемещается и частота выходного сигнала

1-того. фотоэлемента 2 снижается.

Так как одновременно повышается частота сигнала (1+1) -ro (или (i-1) -го) 20 фотоэлемента 2, то сигнал. на выходе амплитудного селектора 6, а следовательно и показание прибора 7 не изменяется. Таким образом, исключается влияние изменений высоты слоя материала на точность измерения его средней крупности.

В результате установлено, что измеритель обеспечивает достаточную точность измерения (2,5-3,0Ъ) и допускает изменение высоты слоя контролируемого материала в пределах

100 мм от его среднего значения.

Предлагаемый измеритель может быть использован для автоматического контроля и регулирования процессов измельчения и окомкования руд.

1. Фоточастотный измеритель средней крупности гранулированных материалов, перемещаемых транспортером, ° 3C (и s содержащий осветитель, объектив, установленный перпендикулярно к освещенному участку поверхности слоя гранулированного материала, фоточувствительные элементы,. размещенные в пространстве изображений объектива, усилители,.частотные детекторы и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в состав измерителя дополнительно введен амплитудный селектор,.каждый из входов которого. через последовательно соединенные частотный детектор и усилитель подключены к выходу соответствующего фотоэлемента, и выход подключен к входу регистрирующего прибора, причем фоточувствительные элементы расположены.по концентрической с осью объектива кочической спиральной линии, расширяющейся в сторону объектива, 2. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что количество фоточувствительных элементов К определяют из соотношения К3ax /2 Т, где ь1 — расстояние вдоль оси объектива в пространстве изображений, равное разности расстояний фокуса объектива до плоокости изображений, соответствующих максимальноМУ и минимальномуу значениям высоты слоя материаI ла Tqp — среднее значение глубины четкости, при этом соседние фотоэлементы расположены на расстоянии не превышающем суммы глубин четкости соответствующих точкам расположения фотоэлемента.

Источники информации,. принятые Во внимание при экспертизе

1. Плотник В.С. Телевизионные автоматические устройства. М, Связь, 1974, c. .57.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 744284, кл. G 01 N 15/02, 1977 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 2570/56

Тираж 883 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4