PL151623B1 - Układ pomiaru drogi sygnału ultradźwiękowego w środowisku gazowym - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

151 623

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr---Zgłoszono: 86 03 25 (P. 258631)

Pierwszeństwo Int. Cl.® G01F 23/28

Zgłoszenie ogłoszono: 87 12 14

Opis patentowy opublikowano: 1991 03 29

Twórcy wynalazku: Antoni Rosseger, Zbigniew Borczyk, Jan Blach

Uprawniony z patentu: Centralny Ośrodek Badawczo-Projektowy Górnictwa Odkrywkowego Poltegor”, Wrocław (Polska)

UKŁAD POMIARU DROGI SYGNAŁU ULTRADŹWIĘKOWEGO W ŚRODOWISKU GAZOWYM

Przedmiotem wynalazku jest układ pomiaru drogi sygnału ultradźwiękowego w środowisku gazowym, przy pomiarach wydajności objętościowej przenośników taśmowych.

Z polskiego opisu patentowego nr 68 594 znane jest ultradźwiękowe urządzenie do pomiaru wydajności objętościowej przenośników taśmowych, wyposażone w przetworniki nadawczy i odbiorczy i umieszczone nad taśmą przenośnika na stałej wysokości. Wejście przetwornika nadawczego połączone jest z wyjściem generatora udarowego, połączonego z kolei z wyjściem układu synchronizacji. Wyjście przetwornika odbiorczego przyłączone jest do miernika czasu poprzez układ formowania. Miernik czasu połączony jest ponadto z wyjściem układu synchronizacji oraz z wyjściem czujnika prędkości taśmy.

Przetwornik nadawczy, pobudzany generatorem udarowym i sterowanym układem synchronizacji wytwarza krótkotrwałe impulsy ultradźwiękowe i wysyła je w kierunku taśmy przenośnika z urobkiem. Impulsy te po odbioiu się od urobku docierają do przetwornika odbiorczego, w którym zamienione są na sygnały elektryczne, wzmacniane następnie w układzie formowania. Impulsy te zaznaczają czas przyjęcia impulsów fali odbitej w mierniku czasu, po uprzednim zaznaczeniu sygnałem z układu synchronizacji czasu wysłania impulsów fali ultradźwiękowej. Wysokość strugi urobku, a co za tym idzie przekrój urobku, jest określona w mierniku czasu na podstawie różnicy czasu przejścia impulsu ultradźwiękowego dla pustej taśmy i dla taśmy wypełnionej urobkiem. W układzie tym przyjmuje się, źe prędkość fali ultradźwiękowej jest stała, a korekty jej wartości dokonuje się okresowo przez zerowanie układu, 00 ze względu na praoę urządzenia w warunkach przemysłowych może być realizowane niezbyt często. Niedogod nością takiego rozwiązania jest to, że pomiędzy okresami zerowania prędkość fali ultradźwiękowej jest zmienna, a to pociąga za sobą wzrost błędu pomiaru.

Z polskiego opisu patentowego nr 134 754 znany jest sposób i układ kompensacji wpływu temperatury na pomiar drogi sygnału ultradźwiękowego. Sposób ten polega na pomiarze tempera151 623

151 623 tary otoczenia i wytworzeniu sygnału, porównania w stosunku do wartości żądanej oraz przetworzenie go na sygnał elektryczny, który się sumuje z sygnałem elektrycznym odpowiadającym średniej prędkości fali ultradźwiękowej dla temperatury żądanej i przetwarza na sygnał prądowy, całkowany w czasie przejścia sygnału ultradźwiękowego po mierzonej drodze. Układ realizujący ten sposób wyposażony jest w przetworniki sygnału ultradźwiękowego nadawczy i odbiorczy, połączone z generatorem impulsów, z wejściem przyłączonym z wyjściem czujnika prędkości taśmy. Ponadto układ ma czujnik temperatury umieszczony w pobliżu przetworników oraz przetwornik, temperatury na sygnał elektryczny, z wyjściem połączonym z prądowym przetwornikiem, a ten z kolei z wyjściem zadajnika średniej prędkości sygnału ultradźwiękowego. Wyjście przetwornika prądowego połąozone jest z sygnałowym wejściem obwodu całkującego, równolegle z wyjściem układu pomiaru czasu przejścia. Wyjście obwodu oałkującego połąozone jest z wejściem miernika. Powyższy sposób eliminuje wpływ tylko jednego z czynników zewnętrznych, a mianowicie wpływ temperatury otoczenia na pomiar drogi sygnału ultradźwiękowego.

Wynalazek dotyczy układu pomiaru drogi sygnału ultradźwiękowego w środowisku gazowym przy pomiarach wydajnośoi objętościowej przenośników taśmowych, wyposażonego w generator impulsów połączony z nadawczym i odbiorczym przetwornikiem ultradźwiękowym, umieszczonymi na znanej wysokości, zawierającego człon pomiaru czasu przejścia sygnału ultradźwiękowego, człon kontroli prędkości taśmy oraz urządzenia przetwarzania i identyfikacji wyniku. Istota wynalazku polega na tym, że człon formowania impulsów włączony jest pomiędzy generator impulsów a człon identyfikacji impulsów, przy czym oba te człony są połączone z wyjściem członu kontroli szybkości taśmy. Jedno wyjście członu identyfikacji impulsów połączone jest z członem pomiaru czasu, a drugie z członem kontroli rodzaju impulsów, połączonym z członem uśredniania ich wartości. Wyjście członu pomiaru czasu połączone jest z członem kontroli rodzaju impulsów i zarazem z członem obliczania wartości drogi impulsu ultradźwiękowego, do wyjścia którego są przyłączone dalsze człony obliczania i identyfikacji wyniku. Człon uśredniania połąozony jest sygnałowym wyjściem i sterującym wyjściem z odpowiadającymi im wejściami członu pamięci czasu przejścia impulsu ultradźwiękowego odbitego od pustej taśmy, którego wyjście połączone jest z wejściem członu obliczania wartości drogi, połączonego sterującymi wejściami z członem identyfikacji rodzaju impulsów i członem uśredniania wartości czasu przejścia.

Układ według wynalazku pozwala na oałkowite uniezależnienie pomiarów od zmian prędkości fali ultradźwiękowej w powietrzu, wynikająoych ze zmiany parametrów powietrza. Zostało to uzyskane dzięki systematycznemu korygowaniu wartości T_z, to jest pomiaru ozasu przejścia sygnału ultradźwiękowego odbitego od pustej taśmy, co występuje przy każdorazowym braku urobku na taśmie. Czas T_z przy stałej wysokości h_z zabudowy przetworników zawiera w sobie informację o aktualnej prędkości fali ultradźwiękowej, stanowiącej nową wartość wzorcową dla dalszych pomiarów. Realizowana wartość wysokości urobku h_u, stanowiąca podstawę do dalszych obliczeń opiera się na relacji:

gdzie: h_u - wysokość urobku h_z - wysokość zabudowy przetworników

Τ_χ - czas przejścia impulsu ultradźwiękowego odbitego od urobku

T_z - czas przejścia impulsu ultradźwiękowego odbitego od pustej taśmy.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest pokazany schemat blokowy układu.

Przykładowy układ jest przeznaczony do pomiaru wydajności objętościowej przenośnika taśmowego. Zespół 1 przetworników ultradźwiękowych, złożony z przetwornika nadawczego i odbiorczego umieszczony jest na stałej wysokości h_z nad taśmą TP przenośnika. Zespół 1 przetworników połączony jest z generatorem 2 impulsów zawierających sygnał o częstotliwości rezonansowej przetwornika nadawczego i odbiorczego. Człon 3 kontroli prędkości taśmy TP połączony jest

151 623 ze sterującymi wejściami członu 4 formowania impulsów i sterującymi wejściami członu 5 identyfikacji impulsów. Człon 4 formowania impulsów połączony jest z generatorem 2 impulsów. Wyjścia impulsów nadawczych N połączone aą z wejściami członu 5 identyfikacji impulsów. Jedno wyjście członu 5 identyfikacji impulaów połączone jest z sygnałowym wejściem członu 6 pomiaru czasu Τ_χ przejścia sygnału ultradźwiękowego odbitego od urobku, a drugie wyjście członu 5 jest połączone ze sterującym wejściem członu 7 kontroli rodzaju impulsów. Wyjście członu 6 pomiaru czasu Τ_χ jest połączone z sygnałowym wejściem członu 7 kontroli rodzaju impulsów, którego sygnałowe wyjście połączone jest z sygnałowym wejściem członu 8 uśredniania wartości impulsów. To samo wyjście członu 6 pomiaru czasu Τ_χ jest połączone z sygnałowym wejściem członu 9 obliczenia wysokości h^ urobku U na taśmie TP przenośnika. Człon 9 połączony jest ze sterującymi wyjściami członu 7, członu 8 i członu 10 pamięci czasu T_z przejścia impulsu ultradźwiękowego odbitego od pustej taśmy TP. Człon 9 obliczenia wysokości h^ urobku U ma wyjście sygnałowe połączone z wejściem członu 11 oblic-zanla chwilowego przekroju Q urobku U. Wyjście członu 11 połączone jest z wejściem członu 12 uśredniania wartości przekroju Q oraz z wejściem członu 13 sumowania wartości chwilowych Q. Wyjście impulsów nadawczych N członu 4 formowania połączone jest ponadto ze sterującymi wejściami członu 7 kontroli rodzaju impulsów i członu 13 sumowania wartości chwilowych przekroju Q. Sterujące wyjście członu 7 połączone jest ze sterującym wejściem członu 8, którego sterujące wyjście i sygnałowe wyjście połączone jest z odpowiadającymi im wejściami członu 10 pamięci czasu T . Człon 12 uśredniania wartości przekroju Q urobku U połączony jest z wskaźnikiem 14 tej wartości, a człon 13 sumowania wartości chwilowych przekroju Q urobku U, połączony jest z licznikiem 15.

Pomiar wydajności objętościowej przenośnika taśmowego realizowany jest w przykładowym układzie następująco. W generatorze 2 wytwarzane są impulsy zawierające sygnał o częstotliwości rezonansowej przetworników, które uruchamiają przetwornik nadawczy, co powoduje wysłanie w kierunku taśmy TP impulsu ultradźwiękowego· Impuls ten po odbiciu się od powierzchni urobku U dociera do przetwornika odbiorczego, który go przetwarza na sygnał elektryczny. Wytwarzanie impulsów jest uruchamiane członem 4 formowania w czasie poruszania się taśmy TP z prędkością znamionową, co zapewnia się przez podanie na człon formowania 4 sygnału z członu 3 kontroli prędkości taśmy TP przenośnika· W członie 4 formowania Impulsów w oparciu o sygnały z zespołu 1 przetworników otrzymywane poprzez generator 2 są standaryzowane impulsy nadawczy N, odbiorczy 01 oraz odbiorczy Oli, odbierany dodatkowo wóczas, gdy na taśmie TP jest brak urobku U, czyli gdy jest ona pusta.

W członie 5 identyfikacji impulsów porównywany jest czas wysłania 1 powrotu jednego impulsu, który zawiera informację o drodze jaką przebył impuls, przy stałej prędkości fali ultradźwiękowej· W oparciu o ten czas, stała wysokość zabudowy h₂ zespołu 1 przetworników oraz prędkość fali ultradźwiękowej uzyskaną na podstawie czasu Τ_χ z poprzedniego pomiaru w układzie 9 obliczana jest wysokość h_u urobku U na taśmie TP. Jeżeli w czasie pomiaru wydajności pod zespołem 1 przetworników będzie się przemieszczać pusta taśma TP, z przetwornika odbiorczego otrzymuje się impuls odbity oraz dodatkowy impuls odbity, który uruchamia działanie układu 7, który pobiera z układu 6 sygnał pomiaru czasu oraz sprawdza liczbę tych kolejnych pomiarów, a co za tym idzie prędkości sygnału ultradźwiękowego· Pomiar ten oparty jest o czas jaki upływa od momentu powrotu jednego impulsu, przy czym do obliczenia prędkości przyjmuje się wartość średnią z kilku cykli pomiarowych, co realizuje człon 8· Człon 11 służy do określania przekroju Q urobku U dla danej wysokości h^ otrzymanej z członu 9· Wartość chwilowa wydajności Q poddawana jest uśrednianiu w członie 12 oraz ekspozycji na wskaźniku 14·

Układ 13 z cyklem Impulsów nadawczych wytwarza impulsy odpowiadające jednostkowym wielkościom przetransportowanego urobku. Impulsy te sumowane są w elektromechanicznym liczniku 15.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ pomiaru drogi sygnału ultradźwiękowego w środowisku gazowym przy pomiarach wydajności objętościowej przenośników taśmowych, wyposażony w generator Impulsów połączony z nadawczym 1 odbiorczym przetwornikiem ultradźwiękowym, umieszczonymi na znanej wysokości, za4

   151 623 wlerający człon pomiaru cz&3u przejścia sygnału ultradźwiękowego, człon kontroli prędkości taśmy oraz urządzenia przetwarzania i indykacji wyniku, znamienny tym, że człon (4) formowania impulsów włączony jest pomiędzy generator (2) impulsów a człon (5) identyfikacji impulsów, przy czym oba te człony (4, 5) połączone aą z wyjściem członu (3) kontroli szybkości taśmy (TP), natomiast jedno wyjście członu (5) identyfikacji impulsów połączone jest z członem (6) pomiaru czasu, a drugie z członem (7) kontroli rodzaju impulsów, połączonym z członem (8) uśredniania ich wartości, zaś wyjście członu (6) pomiaru czasu połączone jest z członem (7) kontroli rodzaju impulsów i zarazem z członem (9) obliczania wartości drogi impulsu ultradźwiękowego, do wyjścia którego przyłączone są dalsze człony (11, 12, 13, 14, 15) obliczania i indykacji wyniku, natomiast człon (8) uśredniania połączony jest sygnałowym wyjściem i sterującym wyjściem z odpowiadającymi im wejściami członu (10) pamięci czasu (T₂) przejścia impulsu ultradźwiękowego odbitego od pustej taśmy (TP), którego wyjście połączone jest z wejściem członu (9) obliczenia wartości drogi, połączonego sterującymi wejściami z członem (7) identyfikacji rodzaju impulsów i członem (8) uśredniania wartości czasu przejścia.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł