Нейтронный влагомер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфефз Советских Сфциалистическ их Республик(22) Заявлено 20.02.81 (21) 3248621/18-25 131 М.КЛ. С 01 И 23/08 с присоединением заявки Йо Государственный. комитет СССР по деяам изобретений и открытий(23) Приоритет РЙ УДК 543. 52Опубликовано 15.03 83,Бюллетень М 10 Дата опубликования описания 15,03.83 В.П, Авдеев, д. Муканов, Л.П. Меляев и А.Т. Кавунов= ф; Особое проектно-конструкторское бюро Научнопроизводственного объединения "Черметавтоматик и Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им, Серго ОрджоникидзеЩ щт(54) НЕЙТРОННЫИ ВЛАГОМЕРИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь=эоваио, например, при измерениивлажности металлургического кокса.Известны радиоизотопные измерительные системы, содержащие два приемника излучения - измеряемого иэталонного, промежуточный преобразователь, сервопривод, компенсаци-.онный клин и выходной прибор, Раэностиый сигнал от измеряемого иэталонного излучений воздействуетна сервопривод, перемещающий компенсационный клин таким образом,что величина разностного сигналаприводится к нулю. Отсчет ведетсяпо положению компенсационного клина 11,Недостаток этой измерительнойсистемы заключается в сложности,обусловленной наличием второго приемника излучения и компенсационного клина.Наиболее близким техническим решением к изобретению является известный нейтронный влагомер, содержащий последовательно соединенныеисточник излучения, датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующий блок и эаписывающий прибор. Источник излученияизлучает быстрые нейтроны и в окру,жаюшем его материале объекте конт роля), например коксе формируютсямедленные нейтроны, плотность которых измеряется с помощью датчика иэлучения, по этой плотности судят овлажности материала, Полученный сиг нал усиливается, преобразуется и по.ступает н потенциометр 121.Недостаток этого. нейтронного влагомера заключается в низкой точности измерения влажности, обусловленной тем, что не учитывается вявном виде сложная зависимость (,модель объекта контроля) между интенсивностью излучения быстрых нейтронов и плотностью медленных нейтро нов, параметры которой собственнои характеризуют влажность анализируемого материала; не устраняютсядинамические искажения измерительной цепи и эффекты действующих нанее помех.Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в известный нейтронныйвлагомер, содержащий последовательно соединенные источник излучения, 1004831датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующийблок, а также записывающий прибор,введены последовательно включенныеэлектрический задатчик интенсивности излучения, модель объекта контроля, модель. измерительной цепи,первый блок сравнения, ограничительпервый интегратор, выход которогоподключен к входу записывающего прибора и второму входу модели объектаконтроля, выход регистрирующего блока соединен с вторым входом первогоблока сравнения,Модель измерительной цепи содер"жит последовательно соединенные второй блок сравнения, второй интеграл"тор, выход которого поделючен к нходу второго блока сравнения.На чертеже представлена схеманейтронного влагомера. 2 ОНейтронный влагомер содержит Источник 1 излучения, объект 2 конт"роля, датчик 3 излучения, блок 4предварительного усиления, регистрирующий блок 5, задатчик б интенсивности излучения, модель 7 объектаконтроля, первый блок 8 сравнения,и первый интегратор 9, образующие модель измерительной цепи 10, второйблок 11 сравнения, ограничитель 12,например, усилитель с насыщением,второй интегратор 13, записывающийприбор 14, например автоматическийэлектронный потенциометр.Устройство работает следующимобразом.35Источник 1 излучения излучает быстрые нейтроны, которые, проходя через объект 2 контроля, например,кокс, формируют медленные нейтроны,плотность которых зависит от содержания влаги н материале. Плотностьмедленных нейтронов измеряется датчиком 3 излучения (в частности, датчиком типа ДВН), Сисгнал с выходадатчика 3 поступает на блок 4 предварительного усиления (типа БПУ-З),а затем на регистрирующий блок 5,типа РБ), на выходе которогополучается электрический сигнал,пропорциональный плотности медленных нейтронов.Задатчиком б интенсивности излучения задается сигнал, пропорциональный интенсивности источника 1излучения. Этот сигнал поступаетна модель 7 объекта контроля, которую в рабочем диапазоне измененийвлажности кокса можно представить,в частностк., в ниде зкспоненциальной зависимости, т,е.1 (с) = 1 Е. Ргде 1 Р(1) - сигнал на ныходе модели объекта контроля в 1-ый момент времени; 6 1 - выходной сигнал задатчика б;1(С) вкоэффициент, характеризующий влажность кокса,Сигнал 1 в блоке 7 .преобразуется по укаэанной зависимости и поступает на вход модели 10 измерительной цепи, например, в ниде инерционного звена первого порядка, которое описывается выражениемД 1 Ю1 ж + 1 = К 1 (С)где К - коэффициент усиления;Т - постоянная времени инерции,"1, - выходной сигнал модели измерительной цепи.Таким оператором удовлетворительно описывается натурная измерительная цепь, содержащая датчик 3 излучения, блок 4 предварительного усиления и регистрирующий блок 5.Сйгнал 1 и натурного измерительного канала с выхода регистрирующего блока 5 и сигнал 1 модельного измерительного канала с выхода интегратора 9 поступает на входы второго блока 11 сравнения, где из сигнала 1 и вычитается сигнал 1. Сигнал Ь 1 о полученной разности подается на вход ограничителя 12, где среза" ются большие выбросы сигнала Ы, обусловленные редкими, но большими по величине помехами, Введение ограничителя 12 повышает точность дальнейшего преобразования сигнала.Сигнал с выхода ограничителя 12 поступает на вход второго интегратора 13 (И-регулятора) модели объекта.На выходе интегратора 13 получается сигнал о величине 1(1) по сле дующим зависимостямТк= ) ь 1(9)дВ,-А при ь 1(9)-Агде А - постоянный коэффициент, устанавливающий величину зоны ограничения ограничителя 12,Сигнал к(г) характеризует влажность кокса и записывается записывающим прибором 14.Введение в радиоизотопную измерительную систему модели объекта контроля, модели измерительной цепи, блока сравнения, ограничителя и интегратора позволяет в явном виде учитывать преобразование излучения в объекте контроля и измерительной цепи и соответственно более точно измерять свойства объекта контроля, во-перных эа счет применения точ1004831 Составитель М. Даниловор Л. Повхан Техред К,Мыцьо Корректор Г.Решети Ре Подпиомитета СССРоткрытийкая наб д.4/ е Тираж 871 НИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Рауказ 1870 ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф ной прямой модели объекта контроля, (В частном случае она взята в виде экспоненциальной зависимости, В общем же случае это может быть и динамяческое преобразование. В прототипе для получения сигнала о влажности кокса вынуждены применять обратную модель объекта контроля. Обращение же математических опера-. торов связано с существенным увеличением высокочастотных помех. Поэтому обычно прибегают к исполЬзованию упрощенных моделей объектов контроля, что отрицатель,ю сказывается на точности измерения). Во-вторых, за счет введения модели измерительной цепи, которая позволяет устранить динамические искажения сигнала, за счет восстановления сигнала на ее входе. Для этого требуется обращение модели измерительного тракта, которое производится неявным образом, что также повышает помехозащищенность устройства. Кроме того, для устранения больших единичных выбросов установлен ограничитель,Мо)1 елирование нейтронного влагомера при условии, что изменение его параметров функционально зависит, например, от температуры окружающей среды и при наличии больших выбросов, появляющихся в случайные моменты времени по закону Пуассона, показывает, что его применение позволяет увеличить точность измерения на 15 по сравнению с известными конструкциями нейтронных влагомеров. Формула изобретения1. Нейтронный влагомер, содержащий последовательно соединенныеисточник излучения, датчик излучения, блок предварительного усиления, регистрирующий блок и записывающий п;ибор, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, в него введеныпоследовательно включенные электрический задатчик интенсивности излучения, модель объекта контроля, модель измерительной цепи, первыйблок сравнения, ограничитель, первый интеграторвыход которого под15 ключен к входу записывающего прибора и второму входу модели объектаконтроля, выход регистрирующего блока соединен с вторым входом первоГоблока сравнения.2. Влагомер по и. 1, о т л и -.ч а ю щ и й с я тем, что,модельизмерительной цепи содержит последовательно соединенные второй блоксравнения и второй интегратор, вы 2 ход которого подключен к входу второго блока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Автоматизация производства ипроиышленная электроника. Энциклопедия современной техники.сМ;Советская энциклопедия", т, 3, с, 134136, 1964.2. Смоляк В А., Щербицкий Б.В.,Евсеева Н.Т. Опыт нейтронной влагометрии в чернсй металлургии. М.,Атомиздат, с, 13, 1974 (прототип).