SU1520351A1 - Способ определени массы сыпучего материала в емкости и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к массоизмерительной технике и позвол ет повысить точность определени  массы сыпучего материала в емкости. Осуществл ют послойное круговое облучение материала с помощью излучател  СВЧ-колебаний, регистрируют рассе нные на частицах материала СВЧ-колебани , определ ют среднюю плотность и массу каждого сло  и далее, суммиру , получают массу материала в емкости. СВЧ-колебани  излучаютс  рупорной антенной датчика 12 плотности, установленного на телескопическом штоке 2, через радиопрозрачную трубу 1 в контролируемый слой сыпучего материала. Поворот датчика 12 плотности реализует узел 4 пошагового подъема и кругового перемещени  штока. Пройд  слой материала в секторе диаграммы направленности, волна СВЧ-колебаний отражаетс  от стенки емкости с материалом. Прин тый антенной отраженный сигнал через циркул тор, детектор и усилитель подаетс  на блок 10 обработки информации, где вычисл етс  масса сло  материала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

01

to

о

00

сл

Изобретение относитс  к измери- | тельной технике и может быть использовано дл  измерени  массы сыпучего материала, например цемента в емкост х на складах заводов железобетонных изделий.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  массы сыпучего материала в емкости.IQ

Способ осуществл ют следующим об- разом.

Весь объем материала в емкости условно разбивают на р д горизонтальных слоев, 8 каждом слое, начина  с 5 первого у дна емкости и до последнего , граничащего с воздухом, осуществл ют с помощью излучател  СВЧ-коле- баний круговое облучение материала потоком СВЧ-излучени , при этом.ре- 20 гистрируют рассе нные на частицах материала СВЧ-колебани , определ ют среднюю плотность и массу каждого сло , далее, суммиру  последовательно измеренные массы всех горизонтальных 25 слоев, определ ют массу материала в емкости.

В соответствии со способом масса материала в емкости определ етс  из выражени  и30

м S 1 h р ,

где S - площадь поперечного сечени  емкости;

h - высота отдельного сло  материала;

р - средн   плотность материала в отдельном слое.

N

При этом 21 Ь1 Н, где Н - вы- .

: 1

сота емкости. Выбором количества слоее N достигаетс  допустима  погрешность измерени  массы материала в емкости.

На фиг.1 представлена функциональна  схема устройства дл  определени  массы цемента в емкости; на фиг.2 - функциональна  схема СВЧ-датчика плотности.

Устройство содержит в центре емкости вдоль ее вертикальной оси радиопрозрачную трубу 1, внутри которой соосно размещен измерительный эле- . мент, представл ющий собой многосту35

45

- 55

пенчатыи герметизированный полый те

лескопический шток 2. В верхней части устройства расположен узел 3 пошагового подъема и кругового перемещени 

IQ

5 20 25

30

- .

й 35

45

55

и

штока, соединенный через зубчатую передачу с верхней ступенью штока 2 и через гибкий элемент 5 с нижней подвижной ступенью штока 2.

Узел пошагового подъема и кругового перемещени  штока 3 состоит из мерного барабана 6, редуктора 7 и электродвигател  8.

Гибкий элемент 5 представл ет собой , например, тонкий стальной трос, который проходит по внутренним полост м штока 2 и выходит к мерному барабану 6, ось барабана 6 соединена с одним из выходных валов редуктора 7, второй выходной вал редуктора 7 через зубчатую передачу 4 соединен с основанием телескопического штока 2. Входной вал редуктора 7 соединен с валом электродвигател  8.

Дл  управлени  электродвигателем 8 предусмотрен блок 9 программного управлени , а дл  обработки информации и вычислений - блок 10 обработки информации , причем первый вход блока 10 обработки информации соединен с первым выходом блока 9 программного управлени , первый выход блока 10 соединен с входом блока 9, второй выход блока 10 подключен к цифровому индикатору 11 массы материала в емкости , а выход блока 9 программного управлени  соединен с электродвигателем 8. .

На нижней подвижной ступени штока 2 жестко закреплен СВЧ-датчик 12 плотности сыпучего материала, включающий СВЧ-генератор 13 электромагнитных колебаний фиксированной частоты , циркул тор 1, приемопередающую рупорную антенну 15, детектор 1б и усилитель 17. СВЧ-генератор 13 подключен к первому входу циркул тора И, к второму входу которого подключена приемопередающа  антенна 15, к выходу циркул тора подключен вход детектора 1б, выход которого соединен с усилителем 17 а выход усилител  подключен к второму входу блока 10 обработки информации.

СВЧ-датчик содержит СВЧ-генератор электромагнитных колебаний фиксированной частоты, подключенный к первому входу циркул тора, к второму входу которого подключена приемопередающа  рупорна  антенна, а к выходу - последовательно соединенные детектор и усилитель, причем ширина диаграммы направленности антенны в

оертикальнои ппоскосги не препышает величину h/R, где R - минимальное рассто ние между антенной и стенкой емкости.

Устройство работает следующим образом .

Определение массы сыпучего материала , например цемента, в емкости начинаетс  с нижнего сло  у дна при полностью опущенном телескопическом штоке 2. Измерение средней плотности горизонтального сло  материала осуществл ют при повороте рупорной антенны 15 датчика 12 плотности вокруг вертикальной оси на ЗбО. Поворот датчика 12 плотности реализует узел пошагового подъема и кругового перемещени  штока. Измерение осуществл етс  на основе принципа рассеивани  энергии СВЧ-излучени  датчика 12 плотности частицами сыпучего материала . При этом генератор 13 датчика 12 плотности генерирует СВЧ-колеба- ни  длиной 8 мм, эти колебани  подаютс  на один вход циркул тора I , с другого входа циркул тора 1 СВЧ-ко- лебани  подают на приемопередающую рупорную антенну 15, СВЧ-колебани  излучаютс  антенной через радиопрозрачную трубу 1 в контролируемый слой цемента. Пройд  слой цемента в секторе диаграммы направленности, волна СВЧ-колебаний отражаетс  или от металлической стенки емкости, или от железобетонной стенки, густо армированной стальной арматурой. Часть энергии излучаемой волны возвращаетс к антенне, друга  часть энергии рассеиваетс  на частицах цемента. Рассеиваема  энерги  СВЧ-излучени  пропорциональна средней плотнорти цемента в объеме диаграммы направленности .

Прин тый антенной 15 отраженный сигнал СВЧ-колебаний через циркул - тор 1 направл ют на вход детектора 1б, ас выхода детектора 16 - на вхо усилител  17, с выхода усилител  17 на вход блока 10 обработки информации , где вычисл етс  средн   плотность сло , умножаетс  на посто нный коэффициент, соответствующий объему сло , и вычисл етс  масса сло  цемента .

Статическа  характеристика датчик плотности представл ет зависимость выходного напр жени  усилител  17 от средней плотности цемента в объеме

10

15

20

20351

диаграммы направленности антенны 15. После поворота рупорной антенны 15 датчика 12 плотности на ЗбО и завер- шени  измерени  массы сло  происходит подъем датчика плотности 12 на высоту h следующего сло . Далее цикл измерени  массы сло  повтор етс .

Подъем рупорной антенны 15 датчика 12 плотности реализуют при помощи узла 3 пошагового подъема и кругового перемещени  штока. Подъем осуществл ют через гибкий трос 5 наматыванием его на барабан 6, который приводитс  во вращение редуктором 7, а редуктор приводитс  в движение от электродвигател  8. Поворот рупорной антенны 15 датчика 12 плотности производ т через телескопический шток 2, зубчатую передачу k, редуктор 7 и электродвигатель 8.

Программу пошагового подъема и кругового перемещени  датчика 12 плотности формирует блок 9 программного управлени , причем команду на очередной подъем и поворот выдает блоку 9 блок 10 обработки информации после завершени  цикла измерени  массы цемента в предыдущем слое.

Блок 9 программного управлени  выдает команду блоку 10 обработки информации на начало цикла измерени  после того, как датчик 12 плотности подн т на один шаг (слой). Суммирование массы слоев цемента осуществл ют в блоке 10 обработки информации до тех пор, пока результат измерени  массы последнего сло  не станет равным нулю. После этого цикл измерени  завершают, результат измерени  массы цемента в емкости индицируетс  на цифровом индикаторе П, а шток 12 возвращают в исходное положение дл  измерени . .

25

30

35

40

Claims (3)

1. Способ определени  массы сыпучего материала в емкости, заключающийс  в том, что измер ют уровень сыпучего материала, вычисл ют его объем и массу по известным значени м площади поперечного сечени  емкости и средней насыпной плотности сыпучего материала, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  массы, осуществл ют с помощью излучател  СВЧ-колебаний послойное круговое облучение материала s горизонУальной плоскости последовательно , начина  с нижнего сло  у дна емкости дб верхнего сло  сыпучего материала, при этом высота сло  h равна уровню материала Н, деленному на число слоев N, одновременно внутри каждого сло  регистрируют СВЧ-колебани , рассе нные на частицах материала, по их интенсивности определ ют среднюю насыпную плотност и вычисл ют массу каждого сло , массу материала в .емкости определ ют как сумму последовательно измеренных масс всех слоев.

2. Устройство дл  определени  массы сыпучего материала в емкости, содержащее измерительный элемент, св занный с индикатором, отличающеес  тем, что, с целью повыше- ни  точности измерени  массы сыпучего материала, в него введен СВЧ- датчик плотности, герметизированный телескопический шток в качестве измерительного элемента, жестко св зан ный своей нижней ступенью с СВЧ-дат- чиком плотности, узел пошагового подъема и кругового перемещени  штока св занный через гибкий элемент с нижней ступенью штока, а зубчатой передачей - с верхней ступенью, блок обработки информации, причем блок обработки информации одним входом подключен к СВЧ-датчику плотности, вторым - к блоку программного улравлени , один его выход подключен к цифровому индикатору массы материала в емкости,. другой - к блоку программного управлени , выход которого соединен с узлом пошагового подъема и кругового перемещени  штоки, а измерительный элемент размещен соосно внутри радиопрозрачной трубы, установленной вертикально в центре емкости .

3. Устройство по П.2, о т л и ч а- ю щ е ё с   тем, что узел пошагового подъема и кругового перемещени  штока состоит из электродвигател , редуктора и барабана, вал электродвигател  соединен с входным валом редуктора , один выходной вал редуктора соединен с барабаном, на который намотан гибкий элемент, другой выходной вал через зубчатую передачу соединен с основанием штока.

. Устройство по п,2, отличающее с   тем, что СВЧ-датчик содержит СВЧ-генератор электромагнитных колебаний фиксированной частоты, подключенный к первому входу циркуЛ - тора, к второму входу которого подключена приемо-передающа  рупорна  антенна, а к выходу - последовательно соединенные детектор и усилитель, причем ширина диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости не превышают величины h/R,