[其他]料位智能測量及控制系統

無效

• 申請號: 87101629
• 申請日: 1987-03-04
• 公開（公告）號: CN87101629A
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發明（設計）人: 盧潤德;丁恩杰
• 申請（專利權）人: 中國礦業學院
• 主分類號: G01F23/28
• 分類號: G01F23/28
• 代理公司: 中國礦業學院專利事務所
• 代理人: 仇潤鶴

本發明是屬于料位（如煤位）智能測量技術領域

料位的測量，尤其是煤倉煤位的測量一直是國內外煤炭工業自動化的一個薄弱環節，是多年來一直希望解決而未能徹底解決的難點，準確地測量煤位是實現煤倉管理和和運輸系統自動化的必要前提。目前，國內外所用的煤位計可分為兩類，一類是非連續測量式煤位計，但這一類測量方法除不準確外，還很不可靠;另一類是連續測量式煤位計，主要是采用單脈沖超聲反射法（西德），雷達法（英國）和重錘法（中國）。重錘法因常常出現煤壓重錘事故而不能正常使用，雷達法則因設備復雜、價格昂貴而用戶甚少，使用單脈沖超聲反射法則因死區大，可靠性差而受歧視。以上各類煤位計都未能克服因煤位的非規則表面而引起的準確性差的問題。

本發明的目的就是為了解決能對非規則表面的料位（如煤位）進行連續準確的測量問題，實現基本無死區，測量可靠性高。提高了采用超聲調制方法對料位（如煤位）的測量，提供一種新型的料位（如煤位）智能測量及控制系統。這種新型的測量方法和智能測量及控制系統在國內外從未發表過，也沒公知公用過。

眾所周知，聲波實質上是傳聲媒質（氣體、液體、固體）質點所產生一系列力學振動過程，然而超聲波卻具有一些其他聲波（如次聲波等）所不具備的一些特性，其中很重要的一點是方向性，聲學理論告訴我們，一個活塞式聲源的指向特征可由以下方向函數來描繪，D（Q）＝｜ 2J1(ka sin Q)ka sin Q｜]]>這里J₁為一階貝塞爾函數，K＝2π/λ，λ為波長，a為活塞式超聲發射器的半徑，θ為超聲發射角度。如果我們用矢量來表示聲壓，矢量的一端固定在發射器上，矢量的另一端的軌跡就給出了超聲場的指向性園。在發射器半徑一定的條件下，超聲頻率越高，方向性越強。在超聲應用中，通常是用一定幅度的正弦波去驅動壓電陶瓷等超聲換能器來發射超聲，這樣由于頻率是固定的，其超聲發射角θ也就為固定。

本發明的超聲調制方法是利用超聲具有方向性這一特點，用頻譜在一定的頻寬近乎是均勻分布的偽隨機二進制序列（PRBS）信號去調制頻率f_c的方波信號，其復合頻譜A（f）＝ (A_oT)/(2π) = (sinπT(f-f_c))/(πT(f-f_c)) 很明顯，它不僅含有載頻f_c，而且還有許多其他更高、更低的頻率成份。若用這樣的信號去驅動壓電陶瓷，則所發生的超聲對于不同的頻率成份信號具有不同的發射角θ。由于PRBS是一串有不同周期T的隨機脈沖序列，所以用由微機控制的PRBS信號去調制頻率為fc的信號，再驅動超聲換能器，其結果必然使所發射出的超聲在整個測量時間內，超聲發射角在較大范圍內隨機變化著，因此，這樣的超聲可以復蓋料位（如煤位）所有不同的非規則表面，從而克服了由不規則表面而引起的測量誤差。然后再用接收超聲換能器將從不同的料位（如煤位）的非規則表面反射回來的超聲接收變換成電信號。且進行放大、濾波、檢波和整形，再經數字采樣送入微機，進行高速數字相關信號處理，求出超聲換能器探頭到料位（如煤位）的距離，最終得到料位（如煤位）的深度，進行顯示。并可由軟件控制對外部設備（如給煤機、皮帶機等）進行控制。

本發明的料位（如煤位）智能測量及控制系統就是實現超聲調制方法的智能測量及控制系統。它主要是由主機、信號接收放大器、超聲換能器等組成。