Устройство контроля уровня кусковых материалов в подземных рудоспусках

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в горнодобывающей , металлургической, химической и других отраслях промышленности для автоматического контроля уровня кусковых материалов , например горной массы, в подземных рудоспусках. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет частотной фильтрации сигналов. Удары кусков и порций падающего в рудоспуск материала о поверхность накопленного материала вызывают сейсмические и акустические колебания , которые воздействуют механически через горные породы на датчик 1 и вызывают появление в нем сигналов. От датчика 1 сигнал поступает на вход усилителя 3, а его высокочастотные составляющие, выделенные фильтром 2, на вход второго усилителя 4. Квадратичные детекторы 5 и 6 преобразуют переменное напряжение в постоянный ток, соответствующий среднеквадратическому значению сигналов на входах усилителей 3 и 4. Этим током заряжаются емкости интеграторов 7 и 8, в результате чего величина напряжения на интеграторе 7 пропорциональна средней мощности входного сигнала в целом, а на интеграторе 8 - средней мощности его высокочастотных составляющих . Напряжения интеграторов 7 и 3 подаются на измеритель 10 отношения напряжений , в котором вычисляется величина контролируемого уровня. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 F 23/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4604907/10 (22) 11.11.88 (46) 30.01.91. Бюл. М 4 (72) М.В.Пасичник (53) 551,48.018. t (088,8) (56) Авторское свидетельс вс СССР

1Ф 697829, кл. G 01 F 23/28, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 1278595, кл. G 01 F 23/28, 1984. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УРОВНЯ KYCKOBblX МАТЕРИАЛОВ В ПОДЗЕМНЫХ

РУДОСПУСКАХ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности для автоматического контроля уровня кусковых материалов, например горной массы, в подземных рудоспусках, Цель изобретения— повышение точности измерений за счет частотной фильтрации сигналов, Удары кусков и порций падающего в рудоспуск материала

„„ЯЦ„„1624264 А1 о поверхность накопленного материала вызывают сейсмические и акустические колебания, которые воздействуют механически через горные породы на датчик 1 и вызывают появление в нем сигналов, От датчика 1 сигнал поступает на вход усилителя 3, а его высокочастотные составляющие, выделенные фильтром 2, на вход второго усилителя

4. Квадратичные детекторы 5 и 6 преобразуют переменное напряжение в постоянный ток, соответствующий среднеквадратическому значению сигналов на входах усилителей 3 и 4, Этим током заряжаются емкости интеграторов 7 и 8, в результате чего величина напряжения на интеграторе 7. пропорциональна средней мощности входного сигнала в целом, а на интеграторе 8 — средней мощности его высокочастотных составляющих, Напряжения интеграторов 7 и 8 подаются на измеритель 10 отношения напряжений, в котором вычисляется величина контролируемого уровня. 1 ил.

1624264

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности для автоматического контроля уровня кусковых материалов, например горной массы, в подземных рудоспусках, Цель изобретения — повышение точности измерений, На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 сейсмических и акустических колебаний, установленный под нижней частью рудоспуска, фильтр 2 верхних частот, усилители 3 и 4, первый из которых подключен входом к датчику 1 непосредственно, а второй — через фильтр 2. Выходы обоих усилителей соединены через квадратичные детекторы 5 и 6 соответственно с интеграторами 7 и 8. К выходу интегратора 8 подключен триггер

Шмитта 9, соединенный выходом с входом управления измерителя 10 отношения напряжений, информационные входы которого связаны с выходами интеграторов 7 и 8.

При этом измеритель 10 содержит входные усилители 11 и 12, соединенные выходами через ключи 13 и 14 с входом измерительного интегратора 15, который связан по выходу с детектором 16 нулевого уровня.

Элемент 17 совпадения соединен входами с генератором 18 импульсов и выходом триггера Шмитта 9, а своим выходом с элементом ИЛИ 19 и далее с входом коммутатора 20, связанного нулевым выходом с входом элемента 17 совпадения. Элементы

21 и 22 совпадения подключены выходами через элемент ИЛИ 19 к входу коммутатора

20, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами ключей 13 и

14 и через элемент ИЛИ 23 с управляющим входом элемента 24 совпадения, связанного вторым входом с генератором 18, а выходом со счетным входом счетчика 25. Второй и третий выходы коммутатора 20 соединены с входами элементов 21 и 22 совпадения, подключенных другими входами к генератору 18 и выходу детектора 16 нулевого уровня. Вход установки нуля счетчика 25 соединен с нулевым выходом коммутатора

20, выход переполнения — с входом элемента ИЛИ 19, а его информационный выход— с входом блока 26 запоминания и индикации, подключенного входом управления к выходу элемента 22 совпадения.

Устройство работает следующим образом, Удары кусков и порций падающего в рудоспуск материала о поверхность накопленного материала и стенки рудоспуска вы5

55 эывают сейсмические и акустические колебания, которые воздействуют механически через горные породы на датчик 1 вызывают появление в нем сигналов. Амплитуда и спектральные характеристики сигналов меняются в зависимости от величины уровня материала за счет изменения высоты падения и затухания сейсмических и акустических колебаний при распространении их по пути к датчику 1.

Известно, что при распространении колебаний (волн) в горных породах их амплитуда убывает с расстоянием по экспоненциальному закону, Причем порода действует как фильтр нижних частот, т.е. высокочастотные составляющие ослабляются в большей степени, чем низкочастотные, В данном случае результирующий сигнал в датчике 1, вызванный ударами падающих кусков и порций материала, представляет собой сумму множества одиночных импульсов. поэтому обладает широким спектром частот. По мере заполнения рудоспуска материалом и соответственно удаления источника колебаний от датчика 1 средняя мощность и энергетический спектр сигнала (т.е. распределение средней мощности по чагтоте) уменьшаются.

01 да1,. ка 1 суммарный сигнал поступает на вход усилителя 3, а его высокочастотные составляющие, выделенные фильтром 2, - на вход второго усилителя 4.

Квадратичные детекторы 5 и 6 преобразуют переменное напряжение в постоянный ток, соответствующий среднеквадратическому значению сигналов на входах усилителей 3 и 4. Этим током заряжаются емкости интеграторов 7 и 8, в результате чего величина напряжения на интеграторе 7 пропорциональна средней мощности входного сигнала в целом, а на втором интеграторе 8 — средней мощности ь о высокочастотных составляющих. выделенных фильтром 2.

Напряжения интеграторов 7 и 8 подаются на измеритель 10 отношения напряжений. Измерение осуществляется циклически на протяжении интервала времени, в течение которого напряжение на втором интеграторе 8 превышает некоторый пороговый уровень. Когда величина этого напряжения меньше порогового значения, выходной сигнал триггера Шмитта 9 имеет нулевое значение. В момент достижения нарастающим напряжением второго интегратора 8 порога срабатывания триггера 9 последний переключается в состояние, при котором его выходной сигнал имеет единичное значение. При понижении указанного напряжения ниже порога отпускания, триггер 9 переключается в исход1624264

10 ное состояние. Сигнал с выхода триггера 9 подается на управляющий вход измерителя

10, который начинает процесс измерения лишь при единичном значении этого сигнала.

Измерение отношения напряжений, характеризующего величину контролируемого уровня, осуществляется, например, по известному методу двойного инте>рирования. Причем в качестве источни> >оорного напряжения используется второе интегратор 8, на котором величина напряжения зависит от величины уровня материала в большей степени, чем на интеграторе 7, Напряжения с интеграторов 7 и 8 поступают на входные усилители 11 и 12 измерителя 10, выходные токи которых пропорциональны величине входных напряжений, а знаки их полярности противоположны. При открытом ключе 13 измерительный интегратор 15 заряжается выходным током усилителя 11, а после его закрытия и открытия ключа 14 интегратор 15 полностью разряжается за счет противоположного по знаку выходного тока усилителя 12.

Автоматическое управление процессом измерения отношения напряжений осуществляется схемой. состоящей из элементов

17. 21, 22 совпадения, коммутатора 20, выполненного, например, в виде кольцевого счетчика и дешифратора, и элементов ИЛИ

19 и 23, запускаемой единичным сигналом с выхода триггера Шмитта 9. В момент поступления единичного сигнала с трипера 9 на управляющий вход элемента совпаде»ия

17 на его втором управляющем входе присутствует единичный сигнал с нулевого выхода коммутатора 20. В этот момент от генератора 18 через элемент 17 совпадения и элемент ИЛИ 19 проходит импульс на вход коммутатора 20, переключает его в состояние. при котором единичный сигнал исчезает на нулевом выходе и появляется на его первом выходе. Элемент 17 совпадения закрывается, а единичный сигнал с первого выхода коммутатора 20 открывает ключ 13 и через элемент

ИЛИ 23 — элемент 24 совпадения, через который начинают поступать импульсы от генератора 18 на счетный вход счетчика

25. Интегратор 15 заряжается через открытый ключ 13 до момента. когда на выходе переполнения счетчика 25 появляется импульс переполнения, поступающий через элемент ИЛИ 19 на вход коммутатора 20.

Этим импульсом коммутатор переключается в очередное состояние и единичный сигнал возникает только на его втором выходе. Ключ 13 закрывается, а единичный

45 50

55 сигнал с второго выхода коммутатора 20 открывает ключ 14. а также поступает на элемент 21 совпадения и через элемент

ИЛИ 23 — на элемент 24 совпадения. С этого момента интегратор 15 разряжается через открытый ключ 14, а счетчик 25, пройдя после переполнения свое исходное состояние, заново подсчитывает импульсы до момента полного разряда интегратора 15.

Когда напряжение на интеграторе 15 ста овится равным нулю, на выходе детектора 16»yneeora уровня появляется единичный сигнал, поступающий на управляющие входы элементов 21 и 22 совпадения. Через открытый элемент 21 совпадения и элемент

ИЛИ 19 проходит импульс от генератора 18 на вход коммугатора 20 и переключает его в состояние, при котором единичный сигнал появляется только на третьем выходе коммутатора. Ключ 14 i элементы 21 и 24 совпадения закрываются, а единичный сигнал с третьего выхода коммутатора 20 открывает элемент 22 совпадения, через который проходит импульс от генера1ора 18 на вход управления блока 26 запоминания и индикации, а также через элемент ИЛИ 19 на вход коммутатора 20. В блоке 25 записываегся код числа импульсов, накопленных счетчиксм 25 за время разряда интегратора

15, которое пропорционально отношению напряжений на интеграторах 7 и 8.

Коммутатор 20 переключается в исходное состояние, едиФ чный сигнал появляется лишь на его нулевом выходе, откуда подается на вход установки исходного состояния счетчика 25 и вход элемента 17 совпадения. На этом заканчивается частный цикл измерения. Если сигнал, поступающий от триггера 9 на другой управляющий вход элемента 17 совпадения, имеет единичное значение, то начинается следующий цикл измерения, а если нулевое, то процесс измерений прекращается. Зафиксированные блоком 26 величины отношения напряжений интеграторов 7 и 8 за время измерения, задаваемое триггером 9, характеризуют значение контролируемого уровня материала.

Формула изобретения

Устройство контроля уровня кусковых материалов в подземных рудоспусках, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, сред»еквадратический детектор, интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены триггер Шмитта. блок измерения отношения напряжений и последовательно соединенные с выходом датчика фильтр верхних частот, второй усилитель, 1624264 второй среднекввдратический детектор и щим входом блока измерения отношения второй интегратор, выход которого через напряжений, два входа которого подклютриггер Шмитта соединен. с управляю- чены к выходам интеграторов.

Составитель Л. Солдатов

Редактор И. Касарда Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Заказ 181 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101