SU1430869A1 - Ultrasonic particle size meter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  гранулометрических составов суспензий в различных област х промышленностиi Цель изобретени  - повышение производительности за счет автоматизации обработки результатов измерени . Два электроакустических канала 2 и 3, размещенных На разной высоте измерительной камеры, фиксируют концентрацию суспензии по скорости ультразвука. Фазовый детектор 4, подключенный к их выходам, через пороговый блок 5 и коммутатор передает информацию о разности концентраций на регистратор 10. Информаци  с фазового детектора 4, пройд  вычислительную обработку в блоке 8 делени  и блоке 9 извлечени  квадратного корн , поступает на второй вход регистратора 10. Эта информаци  отражает распределение частиц в суспензии по размерам. 1 ил. (ЛThe invention relates to a measurement technique and can be used to control the particle size distribution of suspensions in various industries. The purpose of the invention is to increase productivity by automating the processing of measurement results. Two electro-acoustic channels 2 and 3, placed at a different height of the measuring chamber, record the concentration of the suspension by ultrasound speed. The phase detector 4, connected to their outputs, through the threshold unit 5 and the switch transmits the concentration difference information to the recorder 10. The information from the phase detector 4, having passed the computational processing in the division unit 8 and the square root extraction unit 9, goes to the second input of the recorder 10 This information reflects the particle size distribution of the suspension. 1 il. (L

Description

4ib4ib

оо оLtd

СХ) ОдSH) Od

соwith

Изобретение относитс  к физическим методам контрол  гранулометрических составов суспензий и может найти применение в различных област х про- мьшшенности: электротехнической, обогатительной и т.д.The invention relates to physical methods for controlling the granulometric composition of suspensions and may find application in various areas of industry: electrical, concentration, etc.

Цель изобретени  - повьриение производительности за счет автоматизации обработки результатов измерени . The purpose of the invention is to monitor performance by automating the processing of measurement results.

На чертеже представлена структурна  схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство содержит последова- . тельно соединенные генератор 1, два акустических измерительных канала 2,3, размещенные на измерительной камере , фазовый детектор 4, пороговый блок 5, формирователь временного сигнала , коммутатор 7, блок 8 делени , блок 9 извлечени  квадратного корн , регистратор 10.The device contains a sequence. The generator 1, two acoustic measuring channels 2.3, placed on the measuring chamber, phase detector 4, threshold unit 5, time signal generator, switch 7, division unit 8, unit 9 of square root extraction, recorder 10.

Вход блока 8 делени  соединен с выходом детектора 4, коммутатор 7 соединен входами с выходами фазового детектора 4 и порогового блока 5, его выход соединен с входом регистратора 10. Устройство содержит мешалку 11 .The input of the division unit 8 is connected to the output of the detector 4, the switch 7 is connected by inputs to the outputs of the phase detector 4 and the threshold unit 5, its output is connected to the input of the recorder 10. The device contains a mixer 11.

Ультразвуковой гранулометр работает следующим образом.Ultrasonic granulometer works as follows.

Сигнал с генератора 1 подаетс  на два акустических измерительных канала 2 и 3. Акустические измерительные каналы, разнесенные по высо- те, вырабатывают выходные сигналы, пропорциональные концентрации суспен зии, наход щейс  в горизонтальной плоскости ультразвуковых лучей каждого из каналов. Эти сигналы подаютс  на фазовый детектор 4, где происходит вычитание сигнала верхнего ка- нала 2 из сигнала нижнего канала 3.The signal from generator 1 is fed to two acoustic measuring channels 2 and 3. Acoustic measuring channels spaced apart in height produce output signals proportional to the concentration of suspension in the horizontal plane of the ultrasonic rays of each of the channels. These signals are fed to phase detector 4, where the signal of the upper channel 2 is subtracted from the signal of the lower channel 3.

В первый момент времени, когда частицы суспензии после перемешивани  мешалкой 11 равномерно распределены по всему объему, фазы сигналов на выходе каналов 2 и 3 равны и разность фаз равна нулю.At the first moment in time, when the particles of the suspension, after stirring with the mixer 11, are evenly distributed throughout the whole volume, the phases of the signals at the output of channels 2 and 3 are equal and the phase difference is zero.

В результате действи  внешних сил - силы т жести и силы сопротивлени  среды, определ емой по формуле Стокса (внутренними силами Взаимодействи  можно пренебречь, т.к. они „. уравновешены), частицы суспензии падают с разной скоростью в зависимости от их размера.As a result of the action of external forces — the force of gravity and the resistance of the medium, determined by the Stokes formula (the internal forces of the Interaction can be neglected because they are “balanced”), the suspension particles fall at different speeds depending on their size.

По истечении некоторого времени после перемешивани  часть взвешенных частиц (в основном более крупных) опускаетс  ниже уровн  верхнего акустического канала 2, не достигнув уровн  нижнего канала 3, т.е. концентраци  частиц на верхнем уровне становитс  меньше концентрации частиц на нижнем уровне. На выходе фазового детектора 4 по вл етс  сигнал , пропорциональный концентрации осаждающихс  частиц.After some time has elapsed after mixing, part of the suspended particles (mostly larger) drops below the level of the upper acoustic channel 2, not reaching the level of the lower channel 3, i.e. the concentration of particles at the upper level becomes less than the concentration of particles at the lower level. At the output of phase detector 4, a signal appears proportional to the concentration of the precipitated particles.

В течение некоторого интервала времени изменение напр жени  на выходе фазового детектора (пропорционального разности концентраций) соответствует скорости последовательного осаждени  частиц, распределенных по размерам.Over a period of time, the change in voltage at the output of the phase detector (proportional to the concentration difference) corresponds to the rate of successive deposition of particles distributed by size.

Очевидно, что разрешающа  способность определени , частиц по дисперсности определ етс  возможностью разнесени  акустических каналов на минимальную разность высот (минимальным временем пролета частиц между каналами) и чувствительностью в определении разности концентраций.Obviously, the resolution of the determination of the particle dispersity is determined by the possibility of separating the acoustic channels by the minimum height difference (the minimum time of flight of particles between the channels) and sensitivity in determining the concentration difference.

Сигнал с выхода фазового детектора 4 поступает на вход порогового блока 5 (регенеративного компаратора ) , который срабатывает и фик сиру- ет момент времени, начина  с которого скорость изменени  разности концентраций частиц, наход щихс  между акустическими измерительными каналами 2 и 3, будет соответствовать их скорости установившегос  падени . Эта скорость разна  дл  частиц разной величины.The output from the output of the phase detector 4 is fed to the input of the threshold unit 5 (regenerative comparator), which triggers and fixes the time point from which the rate of change in the concentration difference between the particles between acoustic measuring channels 2 and 3 will correspond to their speed steady drop. This velocity is different for particles of different sizes.

Таким образом, в результате сил т жести и сопротивлени  среды-мен - етс  разность концентраций между каналами 2 и 3 и происходит распределение частиц по скорости (или времени) осаждени . Соответственно мен етс  сигнал на выходе фазового детектора IThus, as a result of the force of gravity and the resistance of the medium — the concentration difference between the channels 2 and 3 —and the distribution of particles over the deposition velocity (or time) occurs. The signal at the output of the phase detector I varies accordingly.

Сигнал срабатывани  пороговогоThreshold trigger signal

блока 5 (наличие гистерезиса у регенративного компаратора предотвращает повторные ложные срабатывани ) включает формирователь 6 временного сигнала , на выходе которого формируетс  сигнал, величина которого пропорциональна времени осаждени  частиц, про шедшему после срабатывани  порогового блока 5. Дл  жидкостей, к которым применима формула Стокса, т.е. с числом Рейнольдса Re 1, это линейно измен ющийс  сигнал. Дл  прочих жидкостей временна  функци  может быть запрограммирована по соответствующему закону.Block 5 (the presence of a hysteresis in the regenerative comparator prevents repeated false alarms) includes a time signal generator 6, the output of which generates a signal whose value is proportional to the particle deposition time that passed after the threshold block 5 triggered. . With the Reynolds number Re 1, this is a linearly varying signal. For other liquids, the time function can be programmed according to the appropriate law.

Сигналы с выходов фазового детектора А и формировател  6 временного сигнала подаютс  на блок 8 делени , на выходе которого формируетс  сигнал , пропорциональный скорости падени  частиц. Сигнал с выхода блока 8 делени  поступает на блок 9 извлечени  квадратного корн . Выбрав коэффициент соответствующей пропорциональности , получим на выходе блока 9 извлечени  квадратного корн  сигнал, отображающий функцию распределени  частиц в суспензии по размерам, разнесенную во времени ос аждени . Эта функци  подаетс  на вход регистратора 10. Одновременно на второй вход регистратора 10 в том же масштабе времени подаетс  сигнал, снимаемый с выхода коммутатора 7, который срабатывает после подачи на его управл ющий вход сигнала срабатывани  порогового блока 5 и подключает второй вход регистратора 10 к вьгходу фазового детектора 4. Таким образом, регистратор 10 отображает обе функции и, фиксиру  момент времени, поThe signals from the outputs of the phase detector A and the imaging unit 6 of the time signal are supplied to a dividing unit 8, at the output of which a signal is generated that is proportional to the speed of incidence of particles. The signal from the output of the dividing unit 8 is fed to the square-root extraction unit 9. Choosing the coefficient of proportionality, we will obtain at the output of the square-root extraction unit 9 a signal representing the size distribution function of the particles in the suspension, separated in deposition time. This function is fed to the input of the recorder 10. At the same time, the second input of the recorder 10 at the same time scale is given a signal taken from the output of the switch 7, which is triggered after the triggering unit 5 is sent to its control input and connects the second input of the recorder 10 to the input phase detector 4. Thus, the recorder 10 displays both functions and, fixing the time, by

00

5five

00

5five

этим функци м определ ет концентрацию частиц данного размера.these functions determine the concentration of particles of a given size.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Ультразвуковой гранулометр, содержащий измерительную камеру, размещенные на ней на разной высоте два электроакустических канала, блок делени  и регистратор, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  производительности измерени , он снабжен последовательно соединенными фазовым детектором, входы кото1 сго подключены к выходам электроакустических каналов, пороговым блоком и коммутатором, второй вход которого подключен к выхбду фазового детектора, формирователем временного сигнала, включенным между выходом порогового блока и первым входом блока делени , соединенного вторым входом с выходом фазового детектора, и блоком извлечени  квадратного корн , включенным между выходом блока делени  и вторым входом регистратора.An ultrasonic particle size analyzer containing a measuring chamber, two electroacoustic channels placed at it at different heights, a dividing unit and a recorder, characterized in that it is equipped with series-connected phase detectors, the inputs of which are connected to the electroacoustic channel outputs, with a threshold unit and switch, the second input of which is connected to the output of the phase detector, time signal generator connected between the output of the threshold unit and the first input House dividing unit, a second input connected to the output of the phase detector and the square root extraction unit, connected between the output of dividing unit and the second input of the recorder.