專利名稱：料位測(cè)量振動(dòng)干擾的周期采樣補(bǔ)償法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量料位的方法，尤其是利用放射源輻射測(cè)量料位的方法。
在生產(chǎn)過程中，某些物料的裝運(yùn)、處理或加工設(shè)備需要連續(xù)振動(dòng)，以防該設(shè)備與所裝物料粘結(jié)，例如鋼廠煉鋼用的連鑄機(jī)結(jié)晶器為使其中凝結(jié)的鋼錠脫模，需要以12-24毫米的振幅上下振動(dòng)。而利用γ放射源進(jìn)行料位測(cè)量時(shí)，常常會(huì)遇到振動(dòng)干擾的問題。如果采用γ輻射測(cè)定結(jié)晶器內(nèi)鋼水表面位置，將γ輻射源和傳感器探頭均安裝在結(jié)晶器水套上，這時(shí)測(cè)量裝置勢(shì)必與結(jié)晶器一起振動(dòng)。在鋼水表面不變的情況下，料位計(jì)指示值將會(huì)出現(xiàn)12-24毫米的上下波動(dòng)。為了降低上述振動(dòng)干擾，目前基本上有兩種方法，一種如文獻(xiàn)《LB300-2MouldLevelGaugeOperatingLnstruct-ion》所述，是利用料位計(jì)帶波動(dòng)的輸出信號(hào)對(duì)探測(cè)器的輸入脈沖幅度進(jìn)行反相調(diào)制，這種方法雖有一定效果，但液位指示值仍有5-10毫米的波動(dòng)，而且濾波的時(shí)間常數(shù)較長(zhǎng)，降低了料位計(jì)的響應(yīng)速度;另一種方法是，將γ源及傳感器探頭安裝在遠(yuǎn)離連鑄機(jī)部件的位置，如文獻(xiàn)《Kay-RayInc.InstructionManual》中Kay-Ray4720CCContineousCasterLevelSystem所采用的方法。這種方法雖可以完全消除振動(dòng)干擾，但由于γ源與探頭之間的距離較遠(yuǎn)，必須采用較大的γ源，這就帶來了輻射防護(hù)問題，并且需要較大的安裝空間和專用的支撐結(jié)構(gòu)，增加設(shè)備安裝的困難。
本發(fā)明的目的是提供一種周期采樣補(bǔ)償法，能在γ源和探頭不脫機(jī)安裝的條件下，完全消除設(shè)備周期性振動(dòng)的干擾。
本發(fā)明的目的是通過下述的方法實(shí)現(xiàn)的。
一種料位測(cè)量振動(dòng)干擾的周期采樣補(bǔ)償法，它包括下列步驟1.將γ輻射源和傳感器探頭安裝在振動(dòng)設(shè)備上，使γ源呈線狀特殊分布，并使探頭輸出計(jì)數(shù)率隨料位線性變化;
2.令計(jì)數(shù)系統(tǒng)對(duì)探頭輸出信號(hào)進(jìn)行周期性采集，采樣周期Ts定為設(shè)備振動(dòng)周期Tv的整數(shù)倍，即Ts＝nTv(1)，式中n為正整數(shù)，采樣周期通過鍵盤輸入計(jì)數(shù)系統(tǒng);
3.計(jì)數(shù)系統(tǒng)測(cè)得的計(jì)數(shù)率由單片機(jī)處理。
當(dāng)γ源和探頭隨著設(shè)備一起相對(duì)于平衡點(diǎn)(即料位高度)作上下振動(dòng)時(shí)，如果料位保持不變，探頭輸出的計(jì)數(shù)率仍將發(fā)生周期性同步變化(如

圖1所示)。在保證粒位計(jì)的響應(yīng)是線性的條件下，料位高度H與探頭輸出計(jì)數(shù)率
由下式聯(lián)系H＝a-b
(2)式中a和b為常數(shù)，通過對(duì)兩個(gè)料位的測(cè)量確定。這時(shí)，設(shè)備的上下振動(dòng)相當(dāng)于料位朝相反方向的運(yùn)動(dòng)，而且計(jì)數(shù)率在平衡值上下的振動(dòng)是對(duì)稱的，因此設(shè)備向上振動(dòng)的半個(gè)周期內(nèi)探頭輸出計(jì)數(shù)的增加值與設(shè)備向下振動(dòng)的半個(gè)周期內(nèi)探頭輸出計(jì)數(shù)的減少值可相互完全抵消。于是，只要采樣周期是振動(dòng)周期的整數(shù)倍(不要求相位同步)即可在振動(dòng)的任一相位開始采樣(如圖2的影區(qū)所示)，而且探頭的響應(yīng)是線性的，則料位計(jì)的指示將不會(huì)因設(shè)備振動(dòng)而變化，從而完全消除了振動(dòng)干擾。
按(1)式確定好采樣周期之后，當(dāng)振動(dòng)周期偏離額定值時(shí)，料位計(jì)指示將出現(xiàn)節(jié)拍式波動(dòng)，其振幅△H可表示為△H＝ (△f)/(nf) Hv(3)式中Hv為設(shè)備振動(dòng)振幅，f為額定振動(dòng)頻率，△f為實(shí)際振動(dòng)頻率偏離額定頻率的絕對(duì)值。由(3)式可知，當(dāng)設(shè)備振動(dòng)的振幅Hv＝12毫米，振動(dòng)頻率的偏離小于1%時(shí)，由振動(dòng)引起的料位計(jì)指示值的波動(dòng)小于0.12/n毫米(n為正整數(shù))。
在料位測(cè)量中采用本發(fā)明提出的周期采樣補(bǔ)償法，與現(xiàn)有技術(shù)比較具有下述優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.由于確保采樣周期Ts等于振動(dòng)周期Tv的整數(shù)倍，而且探頭的響應(yīng)是線性的，料位計(jì)的指示將不因設(shè)備振動(dòng)而變化，而當(dāng)實(shí)際振動(dòng)頻率偏離額定頻率時(shí)，振動(dòng)引起的料位計(jì)指示值的波動(dòng)將遠(yuǎn)小于統(tǒng)計(jì)漲落引起的波動(dòng)，因而觀察不到這種波動(dòng)，亦即振動(dòng)干擾事實(shí)上已被消除;2.本發(fā)明提出的周期采樣補(bǔ)償法簡(jiǎn)便易行，既不需要增加安裝設(shè)備的空間和專用支撐結(jié)構(gòu)又不必采用較大的γ輻射源，不需要考慮輻射防護(hù)問題。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)晶器振動(dòng)曲線圖，圖中1是結(jié)晶器的振動(dòng)曲線;2是恒定的液位線。
圖2是采樣周期與振動(dòng)周期的關(guān)系曲線圖。
實(shí)施例連鑄機(jī)結(jié)晶器以135周/分(即Tv＝4/9秒)的頻率和Hv＝24毫米的振幅上下振動(dòng)，頻率改變小于1周/分。鋼水表面計(jì)的137Csγ源及傳感器探頭都裝在結(jié)晶器上。137Cs源強(qiáng)為6.4毫居里，呈線狀特殊分布，使探頭輸出計(jì)數(shù)率隨鋼水表面線性改變。測(cè)得計(jì)數(shù)率由8098單片機(jī)處理，采樣周期通過鍵盤輸入。電離輻射統(tǒng)計(jì)漲落引起的料位計(jì)無規(guī)則波動(dòng)為1毫米。利用(1)式選擇采樣周期，令n＝2，即Ts＝8/9秒，結(jié)晶器以135周/分的額定頻率振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)干擾便可完全消除。當(dāng)振動(dòng)頻率改變1周/分時(shí)，振動(dòng)引起的料位計(jì)指示的波動(dòng)振幅僅為0.04毫米，遠(yuǎn)小于統(tǒng)計(jì)漲落引起的波動(dòng)，所以實(shí)際上是觀察不到的，亦即不會(huì)出現(xiàn)可觀察到的振動(dòng)干擾。如果不利用(1)式，而是隨意確定采樣周期，例如取Ts＝1秒。盡管該值很接近8/9秒。但此時(shí)設(shè)備振動(dòng)所引起的料位計(jì)指示波動(dòng)振幅達(dá)3毫米，遠(yuǎn)大于統(tǒng)計(jì)漲落引起的無規(guī)則波動(dòng)值。
由于本發(fā)明的137Csγ源及傳感器探頭都裝在結(jié)晶器上，其間距離較137Cs源強(qiáng)只需6.4毫居里就夠了。對(duì)比之下，脫機(jī)安裝的137Csγ源要500毫居里，比本發(fā)明所用γ源的放射性大78倍。
權(quán)利要求
1.一種料位測(cè)量振動(dòng)干擾的周期采樣補(bǔ)償法，其特征在于包括下列步驟(1)將γ輻射源和傳感器探頭安裝在振動(dòng)設(shè)備上，使γ源呈線狀特殊分布，并使探頭輸出計(jì)數(shù)率隨料位表面線性變化；(2)使計(jì)數(shù)系統(tǒng)對(duì)傳感器探頭輸出信號(hào)進(jìn)行周期性采集，采樣周期Ts定為設(shè)備振動(dòng)周期Tv的整數(shù)倍，即Ts=nTv，其中n為正整數(shù)，采樣周期通過鍵盤輸入計(jì)數(shù)系統(tǒng)；(3)計(jì)數(shù)系統(tǒng)測(cè)得的計(jì)數(shù)率由單片機(jī)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種料位測(cè)量振動(dòng)干擾的周期采樣補(bǔ)償法。物料在生產(chǎn)過程中，其裝運(yùn)、處理或加工有時(shí)需要連續(xù)振動(dòng)，以防止設(shè)備與所裝物料發(fā)生粘結(jié)，而設(shè)備振動(dòng)將對(duì)料位測(cè)量產(chǎn)生較大干擾。本發(fā)明提出的周期采樣補(bǔ)償法將料位計(jì)的采樣周期定為設(shè)備振動(dòng)周期的整數(shù)倍，可以完全消除料位測(cè)量中的振動(dòng)干擾。
文檔編號(hào)G01F25/00GK1071753SQ9110953
公開日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1991年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月16日
發(fā)明者田志恒 申請(qǐng)人:衡陽(yáng)工學(xué)院