[其他]料位智能测量及控制系统

说明书

本发明是属于料位（如煤位）智能测量技术领域

料位的测量，尤其是煤仓煤位的测量一直是国内外煤炭工业自动化的一个薄弱环节，是多年来一直希望解决而未能彻底解决的难点，准确地测量煤位是实现煤仓管理和和运输系统自动化的必要前提。目前，国内外所用的煤位计可分为两类，一类是非连续测量式煤位计，但这一类测量方法除不准确外，还很不可靠;另一类是连续测量式煤位计，主要是采用单脉冲超声反射法（西德），雷达法（英国）和重锤法（中国）。重锤法因常常出现煤压重锤事故而不能正常使用，雷达法则因设备复杂、价格昂贵而用户甚少，使用单脉冲超声反射法则因死区大，可靠性差而受歧视。以上各类煤位计都未能克服因煤位的非规则表面而引起的准确性差的问题。

本发明的目的就是为了解决能对非规则表面的料位（如煤位）进行连续准确的测量问题，实现基本无死区，测量可靠性高。提高了采用超声调制方法对料位（如煤位）的测量，提供一种新型的料位（如煤位）智能测量及控制系统。这种新型的测量方法和智能测量及控制系统在国内外从未发表过，也没公知公用过。

众所周知，声波实质上是传声媒质（气体、液体、固体）质点所产生一系列力学振动过程，然而超声波却具有一些其他声波（如次声波等）所不具备的一些特性，其中很重要的一点是方向性，声学理论告诉我们，一个活塞式声源的指向特征可由以下方向函数来描绘，D（Q）＝｜ 2J1(ka sin Q)ka sin Q｜]]>这里J₁为一阶贝塞尔函数，K＝2π/λ，λ为波长，a为活塞式超声发射器的半径，θ为超声发射角度。如果我们用矢量来表示声压，矢量的一端固定在发射器上，矢量的另一端的轨迹就给出了超声场的指向性园。在发射器半径一定的条件下，超声频率越高，方向性越强。在超声应用中，通常是用一定幅度的正弦波去驱动压电陶瓷等超声换能器来发射超声，这样由于频率是固定的，其超声发射角θ也就为固定。

本发明的超声调制方法是利用超声具有方向性这一特点，用频谱在一定的频宽近乎是均匀分布的伪随机二进制序列（PRBS）信号去调制频率f_c的方波信号，其复合频谱A（f）＝ (A_oT)/(2π) = (sinπT(f-f_c))/(πT(f-f_c)) 很明显，它不仅含有载频f_c，而且还有许多其他更高、更低的频率成份。若用这样的信号去驱动压电陶瓷，则所发生的超声对于不同的频率成份信号具有不同的发射角θ。由于PRBS是一串有不同周期T的随机脉冲序列，所以用由微机控制的PRBS信号去调制频率为fc的信号，再驱动超声换能器，其结果必然使所发射出的超声在整个测量时间内，超声发射角在较大范围内随机变化着，因此，这样的超声可以复盖料位（如煤位）所有不同的非规则表面，从而克服了由不规则表面而引起的测量误差。然后再用接收超声换能器将从不同的料位（如煤位）的非规则表面反射回来的超声接收变换成电信号。且进行放大、滤波、检波和整形，再经数字采样送入微机，进行高速数字相关信号处理，求出超声换能器探头到料位（如煤位）的距离，最终得到料位（如煤位）的深度，进行显示。并可由软件控制对外部设备（如给煤机、皮带机等）进行控制。

本发明的料位（如煤位）智能测量及控制系统就是实现超声调制方法的智能测量及控制系统。它主要是由主机、信号接收放大器、超声换能器等组成。