Способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХЮВМВВПЦЕСННПРЕСЯУВЛИН А За) В 03 В 13/Об ФОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ":К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Иирнинское управление Научнопроизводственного объединения(54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ТЕЛ В ПОТОКЕ РУДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ обнаружения электро"проводящих тел в потоке руды, состо"ящий в облучении руды периодическиизменяющимся электромагнитным полем,измерении вторичного поля до и послеизменения первичного поля, установлении йврого чувствительности пропорционально изменению вторичногополя и определении наличия электропроводящих тел по величине разностивторичного поля и порога чувствительности, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности обнаружения, изменения электромагнитного поля осуществляют егодеформацией на величину, равную егодеформации от электропроводящеготела минимального заданного размера,в период деформации изменяют полосупропускания в сторону верхних частот,измеряют величину фазового сдвига вторичного поля, по которой устанавливают порог чувствительности, после окончания деформации сужают полосу пропускания и измеряют .вторичное поле,2. Устройство для обнаружения электропроводящих тел в потОке руды, состоящее из генератора с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем, электронного ключа и последовательно соединенных запоминающего элемента и порогового элемента, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности обнаружения, оно снабжено контрольной обмоткой, генератором контрольных импульсов,задатчиком контрольных импульсов, задатчиквм опорного напряжения, дополнительным электронным ключом, аналоговым преобразователем и после довательно соединенными синхроннымРдетектором, управляемым фильтром с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилителем переменного напряжения и амплитудным дискриминатором, управляющий вход которого соединен с выходом аналогового преобразователя, а вход соединен с входом дополнительного электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора контрольных импульсов, управляющими входами электронного ключа и управляемого фильтра и с выходм генератора контрольных импульсов, причем контрольная обмотка соединена непосредственно с входом и через задатчик контрольных импульсов с выходом электронного ключа, а выход задатчика опорного напряжения соединен с вторым входом порогового элемента.Изобретение относится к обогаще нию полезных ископаемых, а именно к способам и устройствам для автоматического обнаружения металлических предметов в потоке руд, и может быть использовано в металлургическои, горнодобывающей и других отраслях промышленности, где необходима защита, например, дробильного оборудования от попадания металлических пред О метов с основным потоком материала, а также может быть использовано в качестве самородкоулавливателя на драгах и классификатора на обогревательных фабриках. 15Известен способ обнаружения металлов, заключающийся в облучении потока руды электромагнитным полем и измерении отклика от проводящего либо ферромагнитного тела, когорое 2 б производится на фоне первичного поля 111.Известен также металлоискатель, реализующий данный способ, содержащий последовательно соединенньи ге нератор, однокатушечный индукционный датчик, усилитель, детектор и регистраторТакой способ обнаружения электро- проводящих тел и устройства для его осуществления (металлоискатели) обладают низкой чувствительностью, поскольку измерение отклика от проводящего либо ферромагнитного объекта производится на фоне значительно 35 го первичного поля.Известен способ обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящий в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до и после изменения первичного поля, установлении порога чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине разности вторичного поля и порога чувствительности Г 2.Известный способ значительно повышает точность обнаружения электропроводящих тел при выполнении следующих условий: правильности выбора рабочей частоты облучения в зависимости от реальных характеристик материала, выбора наиболее благоприятного для обнаружения тела направления первичноГо поля, наблюдения в наиболее благоприятном направлении вторичного поля, вызванного обнаружи 1111820 2ваемым телом, и необходимости правильно определять коэффициент усилия устройства регистрации в зависимости от характеристики потока материала,Известно устройство для обнаружения электропроводящих тел в потокеруды, состоящее из генератора с передающей катушкой, приемных катушекс усилителем и последовательно соединенных запоминающего элемента ипорогового элемента. В устройствеимеются также блок нахождения максимума, две схемы И,. а генератор выполнен в виде источника постоянноготока 23.Использование многокатушечногоиндукционного датчика дифференциального типа позволяет в отсутствиисигналов от,цвижущихся предметовподавить первичное поле. Это позволяет при тщательной балансировке индукционного датчика и большом усилении усилителя поднять чувствительность металлоискателя,Недостатком известных способа иустройства является низкая надежностьобнаружения и чувствительность регистрации электропроводящих ипиферромагнитных тел, которая объясняется следующим образом,Вследствие неизбежной ;.естабильности параметров индукционного датчика, смещения датчика относительнометаллических масс технологическогооборудования, а также смещения передающей обмотки относительно приемной из-за вибрации, температурныхизменений и т.д. возникает асимметрия и на выходе индукционного датчика появляется несущая частота (первичное поле), которая снижает чувствительность металлоискателя,Для устранения этого явления требуется внимание высококвалифицированного персонала, т,е. частая подстрой.:;а датчика что затруднительно в условиях обогатительных Фабрик и драг,Кроме того, изменение интенсивности облучения руды электромагнитным полем из-за изменения питающегонапряжения генератора или ухода параметров индукционного датчика делает неоднозначным определение причин,лвызывающих эти изменения чувствительности регистрации электропроводящих тел.Таким образом, отсутствие контроля работы систем возбуждения, ре 1111820гистрации и устройств, автоматически компенсирующих эти изменения, при влиянии дестабилизирующих факто. ров, приводит к падению чувствительности регистрации электропроводящих и ферромагнитных тел в процессе эксплуатации, что ведет к попаданию этих предметов в основное технологическое оборудование, при этом происходят его поломки и другие аварии. 1 ОЦель изобретения - повышение надежности обнаружения за счет повышения точности и чувствительности регистрации электропроводящих тел.Поставленная цель достигается 15 тем, что согласно способу обнаружения электропроводящих тел в потоке руды, состоящему в облучении руды периодически изменяющимся электромагнитным полем, измерении вторичного поля до 2 О и после изменения первичного поля, установлении порога чувствительности пропорционально изменению вторичного поля и определении наличия электропроводящих тел по величине раз ности вторичного поля и порога чувствительности, изменения электромагнитного поля осуществляют его деформацией на величину, равную его деформации от электропроводящего тела минимального заданного размера, в период деформации изменяют полосу пропускания в сторону верхних частот, измеряют величину фазового сдвига вторичного поля, по которой устанав- З ливают порог чувствительности, после окончания деформации сужают полосу пропускания и измеряют вторичное поле.Устройство для обнаружения элект О ропровОдящих тел в потоке руды, состоящее из генератора с передающей катушкой, приемных катушек с усилителем, электронного ключа и последовательно соединенных запоминающе го элемента и порогового элемента, снабжено контрольной обмоткой, генератором контрольных импульсов, задатчиком контрольных импульсов, эадатчиком опорного напряжения, дополнительным электронным ключом, аналоговым преобразователем и последова-. тельно соединенными синхронным детектором, управляемым фильтром с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, усилителем переменного напряжения и амплитудным дискриминатором, управляющий вход которого соединен с выходом аналого вого преобразователя, а вход соеди" нен с входом дополнительного электронного ключа, управляющий вход которого соадинен с выходом генератора контрольных импульсов, управляющими входами электронного ключа и управляемого фильтра и с выходом генератора контрольных импульсов, причем контрольная обмотка соединена непосредственно с входом и через задатчик контрольных импульсов с выходом электронного ключа, а выход задатчика опорного напряжения соединен с вторым входом порогового элемента.Физический смысл способа заключается в следующем.Поток руды облучают электромагнитным полем, производят периоди-.чески деформацию этого поля с частотой и щительностью таким образом, чтобы длительность сигналов (откликов) от деформации электромагнитного поля была меньше длительности сигналов (откликов) от металла минимально заданного размера, причем частота, с которой осуществляется деформация электромагнитного поля, выбирается такой, чтобы обеспечивалась возможность отслеживания влияния дестабилизирующих факторов, ухудшающих точность регистрации.Затем измерительным трактом регистрируют величину фазового сдвига деформации электромагнитного поля и выставляют порог, по которому осуществляют обнаружение электропроводящих тел, при этом полосу пропускания измерительного тракта расширяют, так как длительность отклика от дефоРмации электромагнитного поля много меньше длительности отклика отэлектропроводящих тел. Регистрацию электропроводящих тел осуществляют тем же трактом регистрации, но уже в узкой полосе частот, при которой обеспечивается хорошее соотношение сигнал/шум и эффективное подавление помех, спектр которых лежит выше полосы пропускания измерительного тракта.Если изменяются режимы возбущения и параметры регистрации при влиянии дестабилизирующих факторов, то соответственно изменяется и величина порога регистрации пропорционально величине деформации электромагнитного поля и чувствительности трактарегистрации. Так как измерительныйтракт один и то же для сигналов отэлектропроводящих тел и контрольныхсигналов деформации электромагнитного поля, то точность обнаружения5электропроводящих тел - металловпри этом не изменится,На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого устройства.Металлоискатель содержит генера- Отор 1, индукционный датчик 2, состоящий из обмотки 3 возбуждения, двухприемных обмоток 4 н 5 соединенных,например дифференциально, и контрольной обмотки 6, индуктивно связанной 15с одной из приемных обмоток 5, усилитель 7, синхронный детектор 8 длявыделения Фазовой компоненты вторичного поля, управляемый Фильтр 9 сизменяемой полосой пропускания, уси Олитель 10 переменного напряжения,амплитудный дискриминатор 11, запоминающий элемент, состоящий из диода12, резистора 13 и конденсатора 14,пороговый элемент, выполненный в виде схемь 1 15 сравнения, задатчик 16опорного напряжения, задатчик 17контрольных импульсов, электронныеключи 18 и 19, генератор 20 контрольных импульсов, аналоговый преобразо- ЗОватель 21, выход которого соединенс входом управления порогом амплитудного дискриминатора 11. Опорный входсинхронного детектора 8 соединен сгенератором 1.В качестве задатчика 17 контрольных импульсов используется переменный резистор, с помощью которого выставляется необходимый фазовый сдвигдеформации электромагнитного поля,равный Фазовому сдвигу деформацииот металла минимально заданного размера, который необходимо обнаружить,В качестве фильтра 9 с изменяемойполосои пропускания в сторону верхних частот в зависимости от требуемой чувствительности можно использовать управляемый фильтр нижних частотс частотой среза 20 или ц 0 дБ/декаду. Постоянйая времени РС-цепи 13и 14 выбирается больше длительностиимпульсов контроля, но меньше длительности сигнала от металла минимальнозаданного размера. Если в качествеэлектронного ключа 18 используетсятранзистор, то число витков контрольной обмотки 6 должно быть таким,чтобы наведенная на ней ЭДС былабольше напряжения отсечки транзисто" ров электронного ключа 18. В этой случае обеспечивается деформация элект ромагнитного поля.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 запитывает обмотку 3 возбуждения индукционного датчика 2, которая начинает излучать электромагнитное поле, последнее наводит электродвижущие силы (ЭДС). в приемных 4, 5 и контрольной 6 обмотках: Приемные обмотки ч и 5 имеют начальный разбаланс, который достигается либо несимметрией расположения приемных обмоток ч и 5 относительно возбуждающей обмотки 3, либо неодинаковым усилением ЭДС приемных обмоток 4 и 5 усилителем 7. Напряжение разбаланса приемных обмоток ч и 5 усиливается усилителем 7 и поступает на вход синхронного детектора 8, опорный вход которого соединен с генератором 1, В отсутствие электропроводящего тела (металла) в зоне индукционного датчика 2 на выходе синхронного детектора 8 присутствует постоянная составляющая, обусловленная наличием разбаланса приемных обмоток ч и 5, Постоянная составляющая с выхода синхронного детектора 8 не проходит через управляемый Фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания и усилитель 10 переменного напряжения, так как их частотные характеристики не позволяют пропустить постоянную составляющую на выход устройства.Генератор 20 контрольных импульсов с частотой, например, 100 Гц и длительностью в 1 мс выдает команды на электронные ключи 18 и 19 и управляемый фильтр 9 с изменяемой полосой пропускания в сторону верхних частот, Ключ 18 замыкается в течение 1 мс и контрольная обмотка б оказывается замкнутой через сопротивление эадатчика 17 контрольных импульсов (сопротивлением ключа 18 пренебрегаем). В результате замыкания контрольной обмотки 6 возникает Фазовый сдвиг деФормации электромагнитного поля, который происходит из-за поглощения контрольной обмоткой б энергии первичного электромагнитного поля. Величина фазового сдвига деформации электромагнитного поля определяется величиной сопротивления задатчика 17 контрольных импульсов и выставляется такой, чтобы Фазовый сдвиг деформации электромагнитного поля контроль111182 7ной обмоткой 6 был равен фазовомусдвигу. деформации электромагнитногополя от металла минимально заданногоразмера, регистрируемого приемнымиобмотками 4 и 5Фазовый сдвиг деФормации электромагнитного поля,равный фазовому сдвигу от металла.минимально заданного размера, послеусиления усилителем 7 выделяетсясинхронным детектором 8 и поступаетна вход Фильтра 9, который на времяпрохождения контрольного сигналарасширяет свою полосу пропускания всторону верхних частот и пропускаетего на вход усилителя 10 переменного напряжения, который усиливает егои подает на вход амплитудного дискриминатора 11 и вход аналогового преобразователя 21 через открытый электронный ключ 19. Аналоговый преобра озователь 21 преобразует контрольныйимпульс в аналоговое напряжение,пропорциональное амплитуде дискрими-,натора 11,Так как амплитуда контрольного импульса превышает напряжение порогаамплитудного дискриминатора 11, топоследний срабатывает,В результате срабатывания амплитудного дискриминатора 11 конденсатор 14 начинает заряжаться черезрезистор 13, Спустя 1 мс исчезаетконтрольный импульс и амплитудныйдискриминатор 11 возвращается в исходное состояние, при этом конденсатор 14 через диод 12 мгновенно разряжается. Так как постоянная времениРС-цепи 13 и 14 выбрана много больше длительности контрольного импульса, то потенциал первого входа схемы 4 О15 сравнения запитывается от задатчика 16 опорного напряжения. Этотакже относится к помехам, длительность которых меньше постоянной времени РС-цепи 13 и 14, т.е. схема 15сравнения не будет срабатывать, таким образом б;дет улучшена помехозащищенность.По окончании действия контрольного импульса ключ 18 разрывает цепьконтрольной обмотки 6 и она перестает вызывать деформацию электромагнитного поля. Полоса пропусканияФильтра 9 сужается, а электронныйключ 19 отключает вход аналогового55преобразователя 21, при этом исключается возможность попадания в негопосторонних сигналов с выхода усилителя 10 переменного напряжения,которые влияют ка точность регистрации.Металл, проходя через индукционный датчик 2, вызывает деформацию электромагнитного поля, которая регистрируется приемными обмотками 4 и 5 к преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 7.Изменения фазового сдвига сигцала от металла выделяются синхронным детектором 8 и подаются ка управляемый фильтр 9, полоса лропускакия которого минимальна и достаточна для вы-. деления от металла заданной длительности, Помехи, имеющие более высокочастотный спектр, чем спектр от полезного сигнала, зцачителько ослабляются фильтром 9.Отклик ст зарегистрированного металла усиливается усилителем 10 переменного напряжения и поступает на амплитудный дискриминатор 11, который срабатывает, так как его амплитуда выше установленного порога.Срабатывание амплитудного дискриминатора 11 вызывает заряд конденсатора 14 через резистор 13, Так как длительность сигнала от металла, а значит и длительность срабатывания амплитудного дискриминатора 11, больше, чем постояцкад РС-цепи 13 ито за время действия входного сигнала напряжение ца коцдецсаторе 14 и соответственно ца первом входе схемы 15 сравкеция превысит напряжение второго входа задатчика 16 опорнего напряжения, в результате чего, схема 15 сравнения сработает и ца ее выходе появится сигнал, что обнаружен металл. После окоцчацпя.действия входного сигнала от металла амплитудный дискриминатор 11 вернется в исходное состояние, заряжеццый конденсатор 14 через открытый диод 12 разрядится и схема мгновенно вновь подготовится к приему следующих сиг. налов.При влиянии дестабилизирующих факторов, например измекеции интенсивности облучения руды электромагнитным полем, при изменении напряжения разбалакса, возникающего при расстройке индукционного датчика 2, обусловленксго изменением температуры, вибрации, смещения элементов кокструкции, влияния масс технологического оборудования, изменения коэф 9 11118фициентов усиления усилителеи 7 и 10произойдет изменение точности регистрации.Но так как контрольная обмотка 6изменяет величину деформации электромагнитного поля пропорциональноинтенсивности облучения руды электромагнитным полем, а приемная обмотка 5, индуктивно связанная с контрольной обмоткой 6; регистрирует эти иэ- Оменения контрольных импульсов, топосле прохождения их через усилитель7, синхронный детектор 8 фильтр 9с изменяемой полосой пропускания всторону верхних частот, усилитель 10 15переменного напряжения, открытыйклю 19, они попадут в аналоговыйпреобразователь 21, на выходе которого будет напряжение, пропорциональное этим изменениям, Так как канал дрегистрации для контрольных сигналови сигналов от металлов один и тот же,а выходное напряжение аналоговогопреобразователя 21 является порогомамплитудного дискриминатора 11, то 25,чувствительность металлоискателя неизменится и электропроводящие телабудут уверенно регистрироваться иизвлекаться,Таким образом, происходит автоматическое слежение порога регистрациипри изменении режимов возбуждения,изменении параметров индукционногодатчика и чувствительности трактарегистрации. При этом точность ре 35гистрации не изменяется,Введение в известное устройствоконтрольной обмотки, генератора контрольных импульсов, задатчика контрольных импульсов, задатчика опорного напряжения, дополнительного элек.тронного ключа, аналогового преобразователя, последовательно соединенных синхронного детектора, управляемого фильтра, усилителя переменногонапряжения и амплитудного дискриминатора и их специальное соединениемежду собой и с элементами известного устройства позволяет получить металлоискатель, в котором по сравнению с базовым объектом, за которыйпринят метаплоискатель типа ЭМИ,удалось осуществить деформацию первичного электромагнитвого поля, получить контрольные импульсы, пропорциональные деформации электромагнитного поля, с помощью которых осуществляется контроль исправности основных узлов металлоискателя, а также автоматически точно поддерживатьчувствительность при влиянии дестабилизирующих факторов.Изменение полосы пропускания тракта регистрации отдельно для контрольных импульсов и для откликов отэлектропроводящих тел - металлов сдальнейшим усилением позволило получить высокую чувствительность при хорошем соотношении сигнал/шум при прохождении контрольных импульсов тракта регистрации очень малой длительности. Промышленные испытания и использование опытного образца способаобнаружения злектропроводящих тел впотоке руды и устройства для его осуществления на головном конвейере обогатительной фабрики объединенияЯкуталмаз" показало стабильностьи точность регистрации металлов в тяжелых климатических условиях,1111820 ставител нищенко едактор Аг. хред М,Кузьма орректор мчи аказ 6378/6 НИИПИ ко роектная, 4 Ужго Тираж 534Государственнолам изобретени ква, Ж, Ра по де и и отк13035, Мосушская н илиал ППП "Патент Подписета СССРытийб д. 4/5