DD233188A1 - Korrekturverfahren, insbesonder fuer aschegehaltsmesswerte von braunkohle auf foerderbaendern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von periodisch auftretenden Stoerungen eines Messsignales, wie es durch den Einfluss eines Foerdermittels beim Durchlauf einer Messstelle entsteht. Die Anwendung kann bei allen einkanaligen und mehrkanaligen Messeinrichtungen erfolgen, soweit die Aenderungsgeschwindigkeit der Messguteigenschaften erheblich geringer als die Aenderungsgeschwindigkeit der Eigenschaften des Foerdermittels ist. Die Genauigkeit solcher Messungen soll erhoeht werden, in dem mittels des Verfahrens die Wirkungen der Eigenschaften des Foerdermittels kompensiert werden sollen. Erfindungsgemaess wird der periodische Anteil eines stoerungsueberlagerten Messsignales nach dem Signal-Averaging-Verfahren ausgefiltert, in eine relative Aenderung aus den Mittelwert der Periode des ausgefilterten Signales umgewandelt, als Signalverlauf abgespeichert und ueber eine Rechenschaltung zur Korrektur dieses Messsignales und das Messsignal zur Gleichlauferzeugung zwischen Speicher und Foerdermittel benutzt wird. Figur

Description

-2- 653 68

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine einfache Eliminierung der periodischen Störungen des Meßsignales zu gewährleisten, die auch bei schweren Prozeßbedingungen unter Tagebaubedingungen zuverlässig arbeitet.

Der Anwendungsbereich kontinuierlicher Meßverfahren an Förderbändern und anderen stetigen Fördermitteln soll erweitert und die Genauigkeit der Messung erhöht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bekannte Meßverfahren, vor allem zur Gehaltsbestimmung von Braunkohle auf Förderbändern derart zu verbessern, daß die Wirkung der Eigenschaften des Fördergutes während der laufenden Betriebsmessung erfaßt und in einen Speicher eingeschrieben wird, daß sich die gespeicherten Werte mit den Veränderungen der Wirkung der Eigenschaften des Fördergutes mit verändern, daß auch solche Wirkungen der Eigenschaften des Förderbandes erfaßt werden, die bei unbelastetem Förderband nicht gemessen werden können und daß eine Zuordnung der entsprechenden Abschnitte des Förderbandes zu den entsprechenden Speicherplätzen auch ohne Markierung an dem Förderband möglich ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der periodische Anteil des störüberlagerten Meßsignals nach dem Signal-Abtast-Verfahren (Signal Averaging) aus dem Meßsignal ausgefiltert, in eine relative Änderung um den Mittelwert der Periode des ausgefilterten Signals umgewandelt, in einer Speicherschaltung als Signalverlauf abgespeichert und in einer nachfolgenden Rechenschaltung zur Korrektur des Meßsignales benutzt wird, wobei die Zuordnung des Speicherinhaltes zu den betreffenden Abschnitten des Fördermittels durch die Einstellung der Speicherumlaufzeit auf die Umlaufzeit des Fördermittels eingestellt und der Gleichlauf zwischen Fördermittel und Speicher unter Benutzung des störüberlagerten Meßsignals erreicht wird.

Zur Erzeugung des Gleichlaufes des Speichers mit dem Fördermittel wird aus dem gestörten Meßsignal eine steile Flanke zur Signalgebung ausgewählt. Das Signal wird nur in dem Bereich der vorwählbaren Zykluszeit wirksam, der der vorwählbaren, eingestellten Schwankungsbreite der Umlaufzeit des Fördermittels entspricht.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Errechnung des normierten Korrektursignales nach dem Typ der Störüberlagerung. Bei additiv überlagerten Störungen ist die Normierung als zeitliche Schwankung um den Meßwert Q durchzuführen und das Korrektursignal vom gestörten Meßsignal zu subtrahieren.

Bei multiplikativ überlagerten Störungen ist es zweckmäßig, die Normierung als zeitliche Schwankung um den Wert 1 durchzuführen und zur Korrektur den gestörten Meßwert durch diesen normierten Korrekturwert zu dividieren.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer Schaltungsanordnung zur Realisierung des Verfahrens näher erläutert.

Am Förderband 1 ist der Meßfühler 2 angeordnet, der das mit periodischen Störungen überlagerte Meßsignal an den Eingang 3 gibt.

Vom Eingang 3 wird das durch Überlagerung gestörte Meßsignal an die Korrekturschaltung 4, die Additionsschaltung 5 und an die Synchronisierschaltung 6 gegeben.

Das Korrektursignal wird wie folgt erzeugt:

Das mit periodischen Störungen überlagerte Meßsignal wird vom Eingang 3 auf die Additionsschaltung 5 gegeben. Diese Schaltung holt aus dem umlaufenden Speicher 7 den zu jedem Bandabschnitt gehörenden, dort abgespeicherten Mittelwert, verknüpft ihn mit dem Meßsignal z.B. nach der Gleichung:

U = 1,01(Usp + 0,01 -U_M)

für jeden Momentanwert des Meßsignals und gibt ihn wieder an den Speicher 7 ab.

Dadurch wird der aktuelle Signalverlauf ständig zu einem abgespeicherten mittleren Signalverlauf addiert und es entsteht im Speicher 7 ein aktuelles Abbild des mittleren Signalverlaufes. Dieser Signalverlauf wird in der Schaltung 8 normiert, indem sein absoluter Verlauf in eine relative Schwankung um den Mittelwert umgesetzt wird. Das erfolgt dadurch, daß jeder einzelne Wert einer Meßperiode durch den Mittelwert dieser gleichen Meßperiode dividiert wird. Dieser Mittelwert je Periode wird in der Schaltung 8 berechnet. Der normierte Signalverlauf wird als eigentliches Korrektursignal im Speicher 9 abgespeichert und durch den beschriebenen Vorgang laufend aktualisiert.

Die eigentliche Korrektur des Meßsignals erfolgt in der Korrekturschaltung 4. Diese Korrekturschaltung 4 dividiert jeden Momentanwert des gestörten Meßsignals durch den zugehörigen Momentanwert des im Speicher 9 abgespeicherten normierten Korrektursignals.

Wird zum Beispiel zu einem beliebigen Zeitpunkt tj der Meßwert durch das Störsignal um 20% vergrößert, dann ist im Speicher 9 zu diesem Zeitpunkt der normierte Wert 1,2 abgespeichert. Das gestörte Meßsignal im Zeitpunkt ti wird in der Korrekturschaltung 4 durch diesen zugehörigen Korrekturwert 1,2 dividiert und damit der Störeinfluß beseitigt. Wird zu einem anderen Zeitpunkt t, der Meßwert durch den Fördergurteinfluß um 30% verkleinert, dann wird zu diesem Zeitpunkt tj ein normierter Korrekturwert von 0,7 abgespeichert. Durch die Division des gestörten Meßwertes im Zeitpunkt tj wird der Meßwert um den Faktor 1 : 0,7 = 1,428 vergrößert und der Störeinfl'^ verschwindet in diesem Zeitpunkt ebenfalls.

Auf diese i/Veise ergibt sich am Ausgang 10 der Korrekturschaltung 4 der ungestörte Meßsignalverlauf, welcher an einem beliebigen Anzeigeinstrument 11 angezeigt werden kann.

Zur Erzeugung des Gleichlaufes der Korrekturschaltung 4 mit dem umlaufenden Fördergurt 1 sind die Synchronisierschaltung 6 sowie der Taktgeber 12 mit den Einstellschaltern 13 und 14 vorgesehen.

In der Synchronisierschaltung 6 wird aus dem gestörten Meßsignal vom Eingang 3 der Bereich eines steilen Anstiegs des Meßwertes (steile Flanke) erkannt und als Start-Signal an den Taktgeber 12 gegeben.

In diesen Taktgeber 12 wird die Speichrrumlaufzeit mit dem Einstellschalter 13 eingegeben.

Die Speicherumlaufzeit ist dabei so einzustellen, daß sie der mittleren Umlaufzeit des Förderbandes 1 entspricht.

An dem Einstellschalter 14 wird eine Zeitdifferenz eingestellt, die geringfügig größer ist als die größten Abweichungen der Umlaufzeit des Förderbandes 1 vom Mittelwert der Umlaufzeit.

Der Taktgeber 12 gewährleistet, daß rtu, in dieser Zeitdifferenz um die mittlere Umlaufzeit ein von einer steilen Flanke ausgelöstes Start-Signal zum Starten des Taktgebers 12 führt. Alle steilen Flanken, die vor dem Beginn dieser Zeitdifferenz liegen, sind wirkungslos.

Damit wird mit hoher Wahrscheinlichkeit gewährleistet, daß immer die gleiche steile Flanke zum Starten des Zyklus führt und somit der Gleichlauf zwischen Förderband 1 und Speicherumlauf gewährleistet ist.

-з- 653 68

Dabei ist allerdings vorausgesetzt, daß die Anderungsgeschwindigkeit der Meßguteigenschaften erheblich geringer ist als die Anderungsgeschwmdigkeit der Forderbandeigenschaften Das erscheint aber in allen praktisch wichtigen Anwendungsfallen gewährleistet. Wenn die steile Flanke nach Beendigung der eingestellten Taktzeit nicht erkannt wurde, beginnt ein neuer Speicherumlauf.

Über die Leitung 15 wird eine Meldung über den Betriebszustand des Fordergurtes 1 gegeben Der Taktgeber 12 und damit der Umlauf der Speicher 7 und 9 wird nur gestartet, wenn der Fordergurt 1 lauft Bei Stillstand des Fordergurtes wird auch der Speicherumlauf stillgesetzt.

Das Verfahren wird indem dargelegten Beispiel durch Zusammenschalten einzelner Gerate und Baugruppen realisiert Dabei ist es unerheblich, ob die Realisierung analog oder digital oder gemischt erfolgt, es ist ebenso möglich, das Verfahren mit Hilfe von Mikrorechnern oder Prozeßrechnern zu realisieren.

Weiterhin ist es möglich, andere als die beschriebene Gleichung fur die Berechnung der zeitlichen Mittelwerte je Bandabschnitt anzuwenden. Das sind vorzugsweise solche, die den Mittelwert mit weniger Umlaufen bilden, oder auch einzelne Umlaufe mit verschiedenen Gewichten belegen

Claims (3)

1 Verfahren zur Korrektur eines von periodisch auftretenden Störungen überlagerten Meßsignales, insbesondere zur Gehaltsbestimmung von Braunkohle auf Förderbändern, unter Verwendung einer bekannten Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der periodische Anteil eines storuberlagerten Meßsignales nach dem Signal-Averaging-Verfahren ausgefiltert, in eine relative Änderung um den Mittelwert der Penode des ausgefilterten Signales umgewandelt, als Signalverlauf abgespeichert und über eine Rechenschaltung zur Korrektur dieses Meßsignales und das storuberlagerte Meßsignal zur Gleichlauferzeugung zwischen Speicher und Forderband benutzt wird, in dem aus diesem gestörten Meßsignal eine steile Flanke zurSignalgebung angewählt und das Signal nur im Bereich einer vorwahlbaren Zykluszeit wirksam wird, die der vorwahlbaren eingestellten Schwankungsbreite der Umlaufzeit des Fordermittels entspricht

-1- 653

Patentansprüche:

2 Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Errechnung des normierten Korrektursignales nach dem Typ der Storungsuberlagerung erfolgt

3 Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei additiv überlagerter Störung die Normierung und Korrekturrechnung durch vorzeichenbehaftete Addition und bei multiplikativ überlagerten Störungen durch Multiplikation bzw Division erfolgt

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von periodisch auftretenden Störungen eines Meßsignals, die durch den Einfluß eines Forderbandes beim Durchlaufen einer Meßstelle entstehen, wobei diese Meßstelle eine Vorrichtung zur radiometrischen Gehaitsbestimmung an Stoffstromen, eine radiometrische Forderbandwaage, eine tensometrische Forderbandwaage oder eine andere kontinuierlich arbeitende Meßstelle sein kann

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Die Messung der Dichte, Flachenmasse oder Stoffzusammensetzung von Schüttgütern auf Förderbändern unter Ausnutzung der radioaktiven Strahlung ist aus der allgemeinen Anwendungstechnik und einer Vielzahl von Patentschriften, ζ B DD-PS 31 928, DD-PS 159815 bekannt

Die Genauigkeit des Meßwertes solcher kontinuierlich arbeitenden Verfahren wird durch Ungleichmaßigkeiten der Eigenschaften von Förderbändern wie Gewicht je Längeneinheit, Dichte oder Zusammensetzung in der Praxis teilweise sehr erheblich beeinflußt Diese Eigenschaften treten als periodisch wiederkehrende Störungen auf Es ist allgemein bekannt, diese Störungen durch Summierung oder Mittelwertbildung über eine ganzzahhge Anzahl von Forderbandumlaufen zu kompensieren

Bei nichtganzzahligen Umlaufen oder weniger als einem Forderbandumlauf sind solche standardisierten Korrekturen weitgehend wirkungslos und es entstehen unter Umstanden unvertretbar hohe Meßfehler Erfolgt die Aschegehaltsbestimmung von Rohbraunkohle nach DD-PS 159815 oder Patentanmeldung WP G 01 N/253 576 derart, daß sich das Forderband zwischen Strahler und Empfanger befindet, kann der Einfluß der Eigenschaften des Forderbandes sogar großer sein als das eigentliche Meßsignal

Durch die DE-PS 2355905 ist bereits eine Vorrichtung zum Ausgleichen des Einflusses eines Forderbandes beim Durchlaufen einer Meßstelle bekannt geworden

Diese Vorrichtung weist eine Einrichtung zum Feststellen der Lage eines vorbestimmten Punktes auf dem Forderband und in Abhängigkeit vom Nachweis dieses Punktes zum Erzeugen eines Markierungsimpulses auf Von einer zweiten Einrichtung werden Bewegungsimpulse in Abhängigkeit von der Bewegung des Forderbandes erzeugt Die Markierungsimpulse ermöglichen es in Verbindung mit den Bewegungsimpulsen, jeden beliebigen Abschnitt oder Teil des Forderbandes zu identifizieren Die Angaben über die Eigenschaften des Forderbandes werden in einem Speicher jeweils an einem Speicherplatz gespeichert, der durch die Markierungs- und Bewegungsimpulse bestimmt wird Die Angaben über die Eigenschaften des Forderbandes werden bei unbelastetem Forderband in den Speicher eingeschrieben Werden Messungen an dem auf dem Forderband transportierten Material durchgeführt, werden die in dem Speicher enthaltenen Informationen über die Eigenschaften des betreffenden Abschnitts des Forderbandes, welche ihren Einfluß an der Meßstelle ausüben, dem Speicher entnommen und dazu benutzt, die auf das Vorhabensein des Forderbandes zurückzuführenden Wirkungen zu kompensieren

Diese Vorrichtung und das mit ihr realisierte Verfahren haben Nachteile

Es ist eine dauerhafte Markierung an dem Forderband anzubringen, zum Beispiel eine durchsichtige Stelle oder eine Einkerbung am Rand des Forderbandes, die mittels e'ner bekannten Lichtschranke nachgewiesen wird Die Eigenschaften des Fordergurtes müssen bei unbelastetem Forderband in den Speicher eingeschrieben werden Das ist fur jede Meßstelle n-d jedes Forderband extra und nach jeder Veränderung am vorhandenen Forderband erneut notwendig Nicht erkannte Veränderungen am Forderband fuhren zu einer unvollständigen Kor'-e'⁺ur, das heißt zu einer Erhöhung des Meßfehlers

Die Vorrichtung ist nur anwendbar, wenn die Eigenschaften des Forderbandes bei unbelastetem Forderband genau in der Große gemessen werden können, wie sie bei belastetem Forderband auf dem Meßwert wirken Es ist eine Einrichtung zum Erzeugen von Bewegungsimpulsen notwendig

Die Vorrichtung ist aufwendig und kann unter den rauhen Betriebsbedingungen in einem Braunkohlentagebau nicht genügend betriebssicher gestaltet werden

Aus der Zeitschrift radio fernsehen elektronik 24 (1975), H 15, S 405 bis 489 und der dort angegebenen Literatur ist der langjährige Einsatz der Signal-Averaging-Technik zur Erkennung eines Nutzsignales in einem Gemisch von Störungen bekannt

Der praktische Einsatz dieser Technik erfolgt vor allem in der Medizintechnik Es wird jedoch die grundsätzliche Anregung zum Einsatz dieser Technik in modernen physikalischen Analysenmethoden zur Stoff- und Strukturaufklarung gegeben Eine Verbesserung dieses Verfahrens durch Wichtung einzelner Meßperioden nach vorgegebenen Kriterien, ζ B nach der Große des Mittelwertes oder des Spitzenwertes dieser Meßperiode ist durch die DE-PS 3129308 als Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Auswertung von storungsuberlagerten Meßwerten vorgeschlagen worden Dieses Verfahren wird ebenfalls vorrangig zur praktischen Anwendung in der Medizintechnik empfohlen Fur die Korrektur eines storungsuberlagerten Meßsignales ist dieses Verfahren nicht geeignet