CN1025693C - 料位测量振动干扰的周期采样补偿法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种料位振动测量干扰的周期采样补偿法。物料在生产过程中，其装运、处理或加工有时需要连续振动，以防止设备与所装物料发生粘结，而设备振动装对料位测量产生较大干扰。本发明提出的周期采样补偿法将料位计的采样周期定为设备振动周期的整数倍，可以完全消除料位测量中的振动干扰。

Description

本发明涉及一种测量料位的方法，尤其是利用放射源辐射测量料位的方法。

在生产过程中，某些物料的装运、处理或加工设备需要连续振动，以防该设备与所装物料粘结，例如钢厂炼钢用的连铸机结晶器为使其中凝结的钢锭脱模，需要以12-24毫米的振幅上下振动。而利用γ放射源进行料位测量时，常常会遇到振动干扰的问题。如果采用γ辐射测定结晶器内钢水表面位置，将γ辐射源和接受器探头均安装在结晶器水套上，这时测量装置势必与结晶器一起振动。在钢水表面不变的情况下，料位计指示值将会出现12-24毫米的上下波动。为了降低上述振动干扰，目前基本上有两种方法，一种如文献《LB800-2Mould    Lovel    Gauge    Operating    Instruction》所述，是利用料位计带波动的输出信号对探测器的输入脉冲幅度进行反相调制，这种方法虽有一定效果，但液位指示值仍有5-10毫米的波动，而且滤波的时间常数较长，降低了料位计的响应速度;另一种方法是，将γ源及接受器探头安装在远离连铸机部件的位置，如文献《Kay-Ray    Inc.Instruction    Manual》中Kay-Ray    4720CC    Contineous    Caster    Level    System所采用的方法。这种方法虽可以完全消除振动干扰，但由于γ源与探头之间的距离较远，必须采用较大的γ源，这就带来了辐射防护问题，并且需要较大的安装空间和专用的支撑结构，增加设备安装的困难。

本发明的目的是提供一种周期采样补偿法，能在γ源和探头不脱机安装的条件下，完全消除设备周期性振动的干扰。

如料位计安装系统图1所示，应用本发明制成的料位计由γ辐射源1、接受器探头2和智能化仪表3三部分组成。γ源及接受器安装在振动的监测对象-振动设备6上。辐射源发射的γ射线穿过物料5进入接受器而产生脉冲信号，信号频率随料位升高而线性地减少。这些信号通过电缆4送到智能化仪 表的计数系统，经过处理后给出料位的准确值，并输出模拟量给进料或出料控制系统，使料位保持在生产工艺要求的指定高度。

当γ辐射源1及接受器探头2随设备6向上振动时，料位对于测量系统则相对下降;而当γ辐射源1及接受器探头2随设备向下振动时，料位对于测量系统则相对上升。这样在保持料位的实际高度不变的条件下，料位计的指示将随设备6的振动频率和辐度上下波动，产生振动干扰。

本发明是通过下述方法来消除设备周期性振动所产生的干扰的：

1.将γ辐射源1和接受器探头2安装在振动设备6上，使γ源呈线状特殊分布，并使探头输出计数率随料位线性变化;

2.令计数系统对探头输出信号进行周期性采集，采样周期Ts定为设备振动周期Tv的整数倍，即Ts＝nTv（1），式中n为正整数，采样周期通过键盘输入计数系统;

3.计数系统测得的计数率由单片机处理。

当γ源和探头随着设备一起相对于平衡点（即料位高度）作上下振动时，如果料位保持不变，探头输出的计数率仍将发生周期性同步变化（如图2所示）。在保证料位计的响应是线性的条件下，料位高度H与探头输出计数率

由下式联系：

H＝a-b

（2）

式中a和b为常数，通过对两个料位的测量确定。这时，设备的上下振动相当于料位朝相反方向的运动，而且计数率在平衡值上下的振动是对称的，因此设备向上振动的半个周期内探头输出计数的增加值与设备向下振动的半个周期内探头输出计数的减少值可相互完全抵消，于是，只要采样周期是振动周期的整数倍（不要求相位同步）即可在振动的任一相位开始采样（如图3的影区所示），而且探头的响应是线性的，则料位计的指示将不会因设备振动而变化，从而完全消除了振动干扰。

按（1）式确定好采样周期之后，当振动周期偏离额定值时，料位计指示将出现节拍式波动，其振幅△H可表示为：

△H＝ (△f)/(nf) Hv （3）

式中Hv为设备振动振幅，f为额定振动频率，△f为实际振动频率偏离额定频率的绝对值。由（3）式可知，当设备振动的振幅Hv＝12毫米，振动频率的偏离小于1%时，由振动引起的料位计指示值的波动小于0.12/n毫米（n为正整数）。

在料位测量中采用本发明提出的周期采样补偿法，与现有的技术比较具有下述优点和积极效果：1.由于确保采样周期Ts等于振动周期Tv的整数倍，而且探头的响应是线性的，料位计的指示将不因设备振动而变化，而当实际振动频率偏离额定频率时，振动引起的料位计指示值的波动将远小于统计涨落引起的波动，因而观察不到这种波动，亦即振动干扰事实上已被消除;2.本发明提出的周期采样补偿法简便易行，既不需要增加安装设备的空间和专用支撑结构又不必采用较大的γ辐射源，不需要考虑辐射防护问题。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图2是本发明实施例的结晶器（振动设备6）振动曲线图，图中1是结晶器的振动曲线;2是恒定的液位线。

图3是采样周期与振动周期的关系曲线图。

实施例：

如图1所示，连铸机结晶器（振动设备6）以135周/分即（Tv＝4/9秒）的频率和Hv＝24毫米的振幅上下振动，频率改变小于1周/分。钢水表面计的^1.87Csγ源及接受器探头都装在结晶器上。^1.87Cs源强为6.4毫居里，呈线状特殊分布，使探头输出计数率随钢水表面线性改变。测得计数率由8098单片机处理，采样周期通过键盘输入。电离辐射统计涨落引起的料位计无规则波动为1毫米。利用（1）式选择采样周期，令n＝2，即Ts＝8/9秒，结晶器以135周/分的额定频率振动时，结晶器向上振动时引起的较高的计数率与向下振动时引起的较低计数率恰好相抵，振动干扰便可完全消除。当振动频率改变1周/分时，振动引起的料位计指示的波动振幅仅为0.04毫米，远小于统计涨落引起的波动，所以实际上是观察不到的，亦即不会出现可观察到的振动干扰。如果不利用（1）式，而是随意确定采样周期，例如取Ts＝1秒。尽管该值很接近8/9秒。但此时设备振动所引起的料位计指示波动振幅达3毫米，远大于统计涨落引起的无规则波动值。

Claims (1)

1、一种消除料位测量振动干扰的周期采样补偿法，其特征在于包括下列步骤：

(1)将γ辐射源和传感器探头安装在振动设备上，使γ源呈线状特殊分布，并使探头输出计数率随料位表面线性变化；

(2)使计数系统对传感器探头输出信号进行周期性采集，采样周期Ts定为设备振动周期Tv的整数倍，即Ts=nTv，其中n为正整数，采样周期通过键盘输入计数系统；

(3)计数系统测得的计数率由单片机处理。

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