Способ измерения мгновенноговесового расхода

(гЗ) Аворы изобретения Ю. В. Панич, М. 3, Пайкин и Д. С. Лялин Всесоюзный научно-исследовательский и проекконструкторский институт по авгоматиэацпи прпромышленности строительных материалов(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОГО ВЕСОВОГОРАСХОДА есового спортили элеОднако испольэова вого расх ческой ре ных оран ствие отри кционирова на практике ч ть эти способь асто не удаетсяизмерения весожности их техниовиях конструктив, а также вслед- действия на фун ителей .влажнооиэ-эа сло лизации в усл ичений объект цательного воз ие весоизме Изобретение относится к способам взвешивания сыпучего материала, транспортируемого подъемным конвейером или элеватором, и может быть использовано в автоматических системах контроля и управления потоками сыпучих материалов в промышленности строительных материалов, добывающей промышленности, метал - лургии, а также в химической промышленности. Известны способы измерения в расхода сыпучих материалов, тран руемых ленточными конвейерами и ваторами, при осуществлении котор необходимо использование весоизм 2ти, запыленности и других неблагоприятных факторов окружающей среды.Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу являетсяспособ измерения мгновенного весового .расхода сыпучего материала, транспортируемого подъемным конвейером или элеватором, заключающийся в измерении сигналадатчика потребляемой активной мощности привода конвейера или элеватора 1.2).Такой способ характеризуется недостаточно высокой точностью измерения весового расхода, обусловленной тем, что визмеряемом сигнале мощности содержитсянеучитываемая низкочастотная периодическая составляющая, Эта составляющая, период которой равен времени оборота лентыпоаьемного конвейера или элеватора, связана со спецификой работы этих устройств,в частности с,неиэбежным перекосом ленты конвейера М т,п,Амплитуда указанной низкочастотной составляющей достигает 10-20% от величины полезного сигнала, Вследствие низ 60280445 50 кочастотного характера этой составляющейприменение демпфирования . не представляется возможным. Таким образом, измерения, проводимые по пенному способу,оказываются неприемлемыми для использования в системах автоматического управления технологическими процессами,Целью изобретения является повыщение точности измерения мгновенного весового расхода.Это достигается тем, что искусствен-.но формируют синусоидальный сигнал, период которого равен времени оборота ленты конвейера или элеватора, и вычитаютиэ измеряемого сигнала мощности, причемамплитуду и фазу синусоидадьного сигналаединичной амплитуды корректируют вконце каждого периода по величине корреляционного показа тедя,Величину корреляционного показателяопределяют кек среднее за период произведение измеряемого сигнала и искусственно форм ируемого синусоидадьного сигнала единичной амплитуды, период которого равен времени оборота ленты. Величинукорреляционного показателя определяюткак среднее за период произведения первой производной измеряемого сигнала повремени и искусственно формируемого косинусоидального сигналя единичной амплитуды, период которого равен времениооборота ленты.На фиг. 1 даны характерные виды измеряемого сигнала Х ( ь) и искусственного сигнала У ( С); на фиг. 2 - функция( Ф );, на фиг. 3 - схема устройствадля реализации предложенного способа,Устройство, реализующее способ, состоит иэ подъемного конвейера 1, привода 2, датчика 3 потребляемой активноймощности, блока 4 сглаживания высокочастотных помех, блоков умножения 5,6,7,генератора 8 синусридального сигнала единичной амплитуды, блоков 9,10,11 сдвига фазы сигнала, блоке 12 вычислениякорреляционного показателя, блока 13выбора максимального значения, блока 14определения амплитуды и фазы, блока 15корреляции амплитуды и фазы, генератора 15 синусоидального сигнала требуемойамплитуды и фазы, блока вычитания 17,индикатора расхода 18.Способ измерения мгновенного расхода сыпучего материала реализуется в устройстве следующим образом,Расход сыпучего материала, транспортируемого подьемным конвейером 1, иэмеряется с помощью датчика 3 потребляемой активной мощности привода 2. 5 0 15 20 25 З 0 35 40 Сигнал мощности Х ( Ф ) поступает на вход блока 4 сглаживания высокочастотных помех и далее на вход блоков умножения 5-7, Кроме, того, на вход блоков умножения 5-7 поступают искусственно формируемые с помощью генератора 8 синусоидальные сигналы единичной амплитуды, период которых равен времени оборота ленты, а фаза которых последовательно меняется от О до 2 е с интервалом ДХ в блоках 9 - 11 сдвига фазы. Полученные на выходе блоков 5-7 произведения измерительного сигнала мощности Х ( 1) на искусственно формируемые сигналы ( УН/ ) поступают на вход блока 12 вычисления корреляционного показателя, На выходе блока 12 получают набор значений показателя й;, которые поступают на вход блока 13 выбора максимального значения показателя К;, На выходе блока 13 образуется показательМ.К, по величине которого в блоке 14 определяются значения амплитуды и фазы, Полученные на выходе блока 14 значения поступают на вход блока коррекции 15. Образующиеся на выходе блока 15 откорректированные новые значения амплитуды и фазы поступают на вход генератора 16, генерирующего синусоидадьный сигнал с периодом, равным времени оборота ленты конвейера, и с рассчитанными в блоке 15 амплитудой и фазой. Сигнал с выхода генератора 16 поступает на один из входов блока вычитания 17, нв другой вход которого поступает измеряемый сигнал датчика 3 потребляемой активной мощности привода конвейера 1. Ба выходе блока 1 7 формируется сигнал весового расхода сыпучего материала, транспортируемого конвейером, не содержащий низкочастотную составляющую, период которой равен времени оборота ленты. Значения расхода через конвейер 1 считываются с индикатора расхода 18,Измеряемый сигнал датчика активной мощности привода конвейере или элеватора состоит из полезной составляющей и гармонической низкочастотной помехи и может быть представлен в виде:ХР) = З ф а +- В + Ч 1, (1) где Х (С) - измеряемый сигявд датчикаактивной мощности конвейераили элеватора;.1 (Ф) - полезная составляющая измеряемого сигнала весового рвс -хода сыпучего материала;(8) где 1 ОЛо результатам коррекции нв каждомк"-ом периоде осуществляют следующуюоперацию: ют т ду20Ю - дЬди т+ддсЬ г+ Т, А + Р)М(+йСйУчитывая, что полезная составляющаяизмеряемого сигпала весового расхода сыИпучего материала весьма медленно изменяется во времени и, следовательно,. первое слагаемого мало, получают:В -СОЯ М - 1 Ь Ь.) (3) щАпричем 1 С)т 1 в)2 Гь:1(ь р), М РЬЛ35Из формулы (3) следует, что корреляционный показатель достигает своего максимального значения при условии, что фаза 1 4 Х искусственно формируемого синусоидального сигнала у () сов вдает 4 О с фазой ф низкочастотной помехи.Таким образом, для определения неизвестной фазысинусоидадьной помехи необходимо определить значение фазыд Л (5), при котором корреляционный показатель достигает максимума,и принятьрф (5) где Д - амплитуда гармонической низкочастотной помехи;- фаза гармонической помехи;Т - период помехи, равный времени оборота ленты конвейера или элеватора,В течение периода вычисляют корреляционный показатель; й=кь)з(и(т гьА)ы 1 (2). 4 2 В Т в где Ь , - величина интервалов, на которые разбит период помехи,т.е,2 СЦ - число интервалов.Корреляционный показательх вычисляют для ряда значений 1 = 1,2, ЙИспользуя формулы (1) и (2), получаИз формулы (3) следует, что неизвестная амплитуда А будет равна удвоенному максимальному значению корреляционного показателя, т.е.(6). Поскольку выражение ( 3) носит приближенный характер и вычисленные таким обрвзэм неизвестные значения фазы и амплитуды содержат погрешности, то на каждом к-том периоде производят корректировку амплитуды и фазы синусоидального сигнала единичной ю плитуды с помощью соотношений: Ак ="кУ. (1-Т 2 Р(7) сфк =ки Ы - Рк), - коэффициент экспоненциального сглаживания;К - номер периода, к=1,2 где 5 (1) - значение полезной состввлякющей измеренного сигнала весового расхода сыпучего материала в поточно-транспортной системе с подьемным конвейером или элеватором.Следовательно полученные по формулам ( 7), ( 8) параметры помехи необходимо внести в формулу (9), после чего получают сигнал расхода, не содержащий низкочастотной помехь.Для повышения помехоустойчивости по отношению к низкочастотным помехам предлагается, кроме того, иной способ вычисления корреляционного показателя квк среднего за период произведения первой производной измеряемого сигнала и искусственно формируемого коснусоидвльного сигнала единичной амплитуды. Сущность такого способе измерения заключаФ ется в следющеСогласно формуле (1) первая производная измеряемого сигнала.по времени имеет вид: с 3 х Ы сЗЫ ) ЗТ 2 Г-- Д - ,- СОЬ( -У). ,О 1 Вычисляют корреляционный показатель8= 7,(СО 5 - р)С(:(11) Таким образом, значения корреляционного показателя определяют квк среднее за период произведение первой производной по времени измеряемого сигнала нв искусственно формируемый косинусоидальный сигнал 2 ( 1),дгде Е (Й) =СОИ Т.1 д А) (12)Из формул (11), (12) следует, что Ь =д - се(у-ьЛ),Из формулы (13) видно, что корреляционный показатель достигает своего максимального значения при условии, что фаза искусственно формируемого косинусоидального сигнала Е ( ) совпадает с фазой низкочастотной помехи,Затем после вычисления набора значений корреляционного показатеЛя формируюткосинусоидальный сигнал, фазу которогоопределяют согласно формуле ( 5), а амп флитуда равна произведению максимальногозначения корреляционного показателя начастное от деления периода помехи ,начисло )Г, т,е,А Р(ьф(14)Коррекцию амплитуды и фазы вычисляемого синусоидального сигнала производят по формулам (7), (8),Окончательное измерение сигнала весо явого расхода, не содержащего низкочастотной помехи, осуществляют по формуле (9),Такой способ вычисления корреляционного показателя приводит к значительным фпогрешностям при наличии высокочастотных помех.В атом случае нужно использоватьпервый способ вычисления корреляционного показателя. 30о Формула иэ обре тен ия1, Способ измерения мгновенного весового расхода сыпучего материала, транспортируемого подъемным конвейером или35 элеватором заключающийся в измерении сигнала датчика потребляемой активноймощности привода конвейера или элеватора о т л и ч а ю щ и й с я тем что, сцелью повышения точности измерения, ис -кусственно формируют синусоидальныйсигнал, период которого равен времениобсрота ленты конвейера или элеватора,и вычитают из измеряемого сигнала мощности, причем амплитуду и фазу синусоидального сигнала единичной амплитудыкорректируют в конце каждого периода повеличине корреляционного показателя.2, Способ ио и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что величину корреляционного показателя определяют как среднееза период произведение измеряемого сигнала и искусственно формируемого сигнала единичной амплитуды, период которого равен времени оборота ленты.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что величину корреляционного показателя определяют как среднее эа период произведение первой производной измеряемого сигнала по времени и искусственно формируемого косинусоидального сигнала единичной амплитуды,период которого равен времени обороталенты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гаузнер С, Н. и з, Измерениемассы, объема и плотности, М., Стандартгиз, 1972, с. 34.2. Марсов В. Н. и др. Автоматическоеуправление технологическими процессами,на предприятиях строительной индустрии.М., Стройиздат, 1975, с. 18 (прототип).