Устройство для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде
Полезная модель относится к устройствам для измерения магнитной восприимчивости сред и предназначено для определения ферромагнетика в горной руде в автомашинах и вагонетках. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, генераторную катушку 2, подключенную к генератору 1 и расположенную снаружи кузова под его дном и соизмеримую с размерами дна, приемную катушку 3, расположенную снаружи кузова на его передней торцевой стенке и соизмеримую с размерами торцевой стенки, выход которой соединен с входом усилителя 4, выход которого соединен с сумматором 5, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 6, у которого выход соединен с входом сумматора 5, выход сумматора 5 соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя 7, выход которого соединен с входом модуля обработки сигналов 13, который состоит из полосового фильтра 14, синхронного детектора 15 и фильтра низкой частоты 16, у которого выход соединен с входом центрального процессора 8, оснащенного входом 9 для подключения весов и компьютерным интерфейсом 10. Выход генераторной катушки 2 соединен с входом датчика тока 11, у которого выход соединен с входом отдельного аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 12, у которого выход соединен с входом модуля управления генерацией и компенсацией 17, выходы которого соединены с входами модуля обработки сигналов 13, центрального процессора 8, цифро-аналогового преобразователя 6 и генератора 1. 1 н.п.ф.; 2 илл.
Полезная модель относится к устройствам для измерения магнитной восприимчивости сред и предназначена для определения ферромагнетика в горной руде в автомашинах и вагонетках.
Известен зонд для опробования магнетитовых руд, содержащий генераторную цепь с генераторной катушкой и резистором, приемную цепь с компенсационной катушкой и контактные выступы, при этом оси катушек в генераторной и приемной цепях расположены параллельно одна другой на определенном расстоянии между их осями (А.С. СССР 
555822, МПК G01V 3/165, оп. 23.12.1977 г.).
Недостатком известного зонда является снижение точности измерений при магнитном опробовании вследствие неровностей поверхности среды при перепаде микрорельефа в несколько сантиметров, а также то, что им осуществляется локальное исследование массы породы, а не всей массы породы, загруженной в кузов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для опробования магнетитовых руд, содержащее генераторную, приемную и две компенсационные катушки, оси которых параллельны одна другой и лежат в одной плоскости, основание для закрепления катушек с площадкой, устанавливаемой параллельно поверхности следуемой среды, генератор синусоидального напряжения, две усилительно-преобразовательные схемы, каждая состоит из усилителя переменного напряжения, синхронного детектора и усилителя постоянного тока, а также регистратор, причем выводы генераторной катушки подключены к генератору синусоидального напряжения, один из выводов приемной катушки соединен с общей шиной, а другой вывод соединен с выводом встречно подключенной первой компенсационной катушки, свободный вывод которой подключен к входу первой усилительно-преобразовательной схемы, при этом оси всех катушек расположены перпендикулярно площадке основания, вторая компенсационная катушка одним выводом соединена с объединенными выводами приемной и первой компенсационной катушек, а другим выводом подключена к входу второй усилительно-преобразовательной схемы, выходы первой и второй усилительно-преобразовательных схем соединены с соответствующими входами схемы выделения большего сигнала, выход которой подключен к регистратору (п. 2006888, МПК G01V 3/165, G01V 3/18, оп. 30.01.1994 г.).
Недостаток известного устройства заключается в том, что его размеры малы по сравнению с размерами кузова самосвала, поэтому осуществляется локальное исследование массы породы, а для исследования всей массы породы, загруженной в кузов, требуется произвести многочисленные локальные исследования массы породы в кузове, что обеспечивает недостаточную точность результата измерений, после чего расчетным путем с помощью алгоритма вычислить процентное содержание железа в руде.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение заключается в повышении точности результата измерений за счет возможности исследования одновременно всей массы породы, загруженной в кузов, и вычисления программным путем процентного содержания ферромагнетика в горной руде.
Поставленная задача решается следующим образом.
Устройство для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде, содержащее генераторную катушку, подключенную к генератору синусоидального напряжения, и приемную катушку, соединенную с усилителем переменного напряжения, согласно заявляемой полезной модели, приемная катушка прикреплена с наружной стороны к передней торцевой стенке кузова и соизмерима по размерам с передней торцевой стенкой, а генераторная катушка прикреплена с наружной стороны к дну кузова и соизмерима по размерам с дном, при этом оно снабжено модулем обработки сигналов, модулем управления генерацией и компенсацией, датчиком тока с отдельным аналогово-цифровым преобразователем, сумматором, цифро-аналоговым преобразователем, центральным процессором, оснащенным входом для подключения весов, и компьютерным интерфейсом, причем выход генераторной катушки соединен с входом датчика тока, выход которого соединен с входом отдельного аналогово-цифрового преобразователя, у которого выход соединен с входом модуля управления генерацией и компенсацией, выходы которого соединены с входом цифро-аналогового преобразователя, входом модуля обработки сигналов и с центральным процессором и генератором, а выходы цифро-аналогового преобразователя и усилителя переменного напряжения соединены с входом сумматора, у которого выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом модуля обработки сигналов, у которого выход соединен с входом центрального процессора.
Кроме того, модуль обработки сигналов состоит из полосового фильтра, выход которого соединен с входом синхронного детектора, у которого выход соединен с входом фильтра низкой частоты, выход которого соединен с входом центрального процессора.
Прикрепление приемной катушки к передней торцевой стенке кузова с наружной стороны и ее соизмеримость по размерам с передней торцевой стенкой, а генераторной катушки с наружной стороны к дну кузова и ее соизмеримость по размерам с дном позволяет исследовать всю массу породы, загруженной в кузов, что повышает точность результата измерений.
Соединение генераторной катушки с датчиком тока и отдельным АЦП обеспечивает контроль тока катушки, повышая точность измерений. Соединение выхода приемной катушки с входом сумматора, на который поступает сигнал «компенсации» с ЦАП, позволяет скомпенсировать сигнал х.х., что повышает точность результата измерений. Соединение выхода отдельного АЦП с входом модуля управления генерацией и компенсацией, выходы которого соединены с входом цифро-аналогового преобразователя, входом модуля обработки сигналов и с центральным процессором с компьютерным интерфейсом, а выходы цифро-аналогового преобразователя и усилителя переменного напряжения соединены с входом сумматора, у которого выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом модуля обработки сигналов, у которого выход соединен с входом центрального процессора, позволяет вычислить программным путем процентное содержание ферромагнетика в горной руде, что также обеспечивает повышение точности измерений.
Выполнение модуля обработки сигналов состоящим из полосового фильтра, синхронного детектора и фильтра низкой частоты обеспечивает точную обработку сигналов, поступающих с генераторной катушки и приемной катушки.
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.
На фиг. 1 изображена электрическая схема заявляемого устройства; на фиг. 2 - схема расположения генераторной и приемной катушек на кузове автомашины.
Устройство содержит генератор Синусоидального напряжения, генераторную катушку 2, подключенную к генератору 1 и расположенную снаружи кузова под его дном и соизмеримую с размерами дна, приемную катушку 3, расположенную снаружи кузова на его передней торцевой стенке и соизмеримую с размерами торцевой стенки, выход которой соединен с входом усилителя 4, выход которого соединен с сумматором 5, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 6, у которого выход соединен с входом сумматора 5, выход сумматора 5 соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя 7, выход которого соединен с входом модуля обработки сигналов 13, который состоит из полосового фильтра 14, синхронного детектора 15 и фильтра низкой частоты 16, у которого выход соединен с входом центрального процессора 8, оснащенного входом 9 для подключения весов и компьютерным интерфейсом 10. Выход генераторной катушки 2 соединен с входом датчика тока 11, у которого выход соединен с входом отдельного аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 12, у которого выход соединен с входом модуля управления генерацией и компенсацией 17, выходы которого соединены с входами модуля обработки сигналов 13, центрального процессора 8, цифро-аналогового преобразователя 6 и генератора 1.
Устройство работает следующим образом.
Генераторная катушка 2 создает переменное магнитное поле возбуждения, воздействующее на обследуемый объект через кузов, которое индуцирует ЭДС в приемной катушке 3, амплитуда и фаза которой при пустом кузове принимается за точку отсчета. Сигнал с приемной катушки 3 поступает на вход усилителя 4, с выхода которого сигнал поступает на сумматор 5, где он суммируется с сигналом компенсации, поступающим с ЦАП 6, поступающий далее на АЦП 7, откуда сигнал поступает в модуль обработки сигналов 13. В модуль обработки сигналов 13 поступают данные с весов через вход 9. Для контроля тока генераторной катушки 2 используется датчик тока 11 и отдельный АЦП 12., сигнал с которого поступает на модуль управления генерацией и компенсацией 17. Модуль управления генерацией и компенсацией 17 осуществляет управление модулем обработки сигналов 13, поступающих на полосовой фильтр 14, далее на синхронный детектор 15, фильтр низкой частоты 16 и на центральный процессор 8, который осуществляет связь модулей устройства и компьютерного интерфейса 10, а также вычисление ферромагнетика в горной руде. Затем при загруженном кузове изменяется наведенная ЭДС по амплитуде и фазе, данные об изменении пропорциональны количеству металла в руде по массе. Получая данные с бортовых весов, вычисляется процентное содержание ферромагнетика.
Обнуление результатов измерения происходит каждый раз, когда кузов пуст (по информации с весов).
Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет одновременно исследовать всю массу горной породы, загруженной в кузов, и с высокой точностью вычислить программным путем процентное содержание ферромагнетика в горной руде.
1. Устройство для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде, содержащее генераторную катушку, подключенную к генератору синусоидального напряжения, приемную катушку, соединенную с усилителем переменного напряжения, и синхронный детектор, отличающееся тем, что приемная катушка прикреплена с наружной стороны к передней торцевой стенке кузова и соизмерима по размерам с передней торцевой стенкой, а генераторная катушка прикреплена с наружной стороны к дну кузова и соизмерима по размерам с дном, при этом устройство дополнительно снабжено модулем обработки сигналов, модулем управления генерацией и компенсацией, датчиком тока с отдельным аналогово-цифровым преобразователем, цифроаналоговым преобразователем, сумматором, аналого-цифровым преобразователем, центральным процессором, оснащенным входом для подключения весов, и компьютерным интерфейсом, причем выход генераторной катушки соединен с входом датчика тока, выход которого соединен с входом отдельного аналогово-цифрового преобразователя, у которого выход соединен с входом модуля управления генерацией и компенсацией, выходы которого соединены с входом цифроаналогового преобразователя, входом модуля обработки сигналов, входом центрального процессора и с генератором, а выходы цифроаналогового преобразователя и усилителя переменного напряжения соединены с входом сумматора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, у которого выход соединен с входом модуля обработки сигналов
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль обработки сигналов состоит из полосового фильтра, выход которого соединен с входом синхронного детектора, у которого выход соединен с входом фильтра низкой частоты, выход которого соединен с входом центрального процессора.
