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摘　要：根據電子皮帶秤的工藝過(guò)程，介紹了稱(chēng)量傳感器和測速傳感器的工作原理和作用，并提出了其常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法。

關(guān)鍵詞：電子皮帶秤；稱(chēng)量傳感器；測速傳感

皮帶輸送機廣泛地應用于礦山、冶金、碼頭和化工等行業(yè),對于散狀的固態(tài)原料(如礦石、水泥、煤粉)進(jìn)行自動(dòng)輸送,特別適合于高溫、高空和有害環(huán)境下作業(yè)。例如,水泥廠(chǎng)粉磨車(chē)間的熟料配料系統就是依靠調節皮帶輸送機的速度來(lái)控制水泥磨的進(jìn)料量,完成對各種熟料的配比。

1、電子皮帶秤工作原理：電子皮帶秤是一種用于測量和控制皮帶輸送機的速度和物料流量的實(shí)時(shí)控制器。

電子皮帶秤的工作過(guò)程電子皮帶秤定量給料的原理是,物料通過(guò)皮帶秤秤臺時(shí),稱(chēng)量傳感器將重量信號轉換為電信號并傳送給稱(chēng)重顯示控制儀。稱(chēng)重顯示控制儀不斷檢測秤架上物料的流量并與儀表內的設定值進(jìn)行比較,得到實(shí)際流量與設定間的偏差值經(jīng)過(guò)儀表內軟件一系列復雜的運算后,稱(chēng)重顯示控制儀輸出PID電流信號到調速執行設備(如變頻器)。調節皮帶或給料設備的速度,改變下料或出料量的大小使之與設定值趨于一致,從而實(shí)現定量給料的目的。

電子皮帶秤計量物料流量的信息傳輸過(guò)程為:皮帶上運動(dòng)物料的重量由稱(chēng)量傳感器測量,并輸出對應的電信號;皮帶運行速度由速度傳感器測量,并輸出對應的電信號;稱(chēng)重顯示控制采集上述兩種信息,運算并輸出對應的電信號。常見(jiàn)的運算方法有積分法和累加法。所謂積分法簡(jiǎn)單的講就是某個(gè)瞬時(shí)測得的皮帶單位長(cháng)度上的物料質(zhì)量P(t)與此時(shí)測得的皮帶速度值v(t)的乘積在時(shí)間長(cháng)度T上的積分。累加法是指當皮帶輸送機運行時(shí),每隔一段固定長(cháng)度就對物料質(zhì)量測量一次。

從稱(chēng)量原理可知,電子皮帶秤所測量物料的瞬時(shí)流量的數據采集主要采用兩種傳感器:即稱(chēng)量傳感器與測速傳感器。稱(chēng)量傳感器是測量承載器上物料的負荷值P(t)/(kg/m),測速傳感器是測量皮帶速度值v(t)/(m/s)。

2　稱(chēng)量傳感器

皮帶上的物料(包括皮帶重量)是通過(guò)稱(chēng)量托輥傳遞給秤架,再將力傳遞給稱(chēng)量傳感器的。稱(chēng)量傳感器的結構形式有電阻應變式、壓磁式、差動(dòng)變壓器式、電容式、壓電式等。電阻應變式稱(chēng)量傳感器因制作簡(jiǎn)單、工藝成熟、精確度高(最高精確度目前可做到非線(xiàn)性、重復性、滯后指標優(yōu)于0.01%),一直占據90%以上的稱(chēng)量傳感器市場(chǎng)份額,國內市場(chǎng)幾乎是電阻應變式稱(chēng)量傳感器的一統天下。電阻應變式傳感器的原理是用應變片直接測量彈性元件的應變,實(shí)現間接測量壓力。這種方法彈性元件變形小,可以測量高頻率變化的壓力。

應變式傳感器的應變元件實(shí)際是一個(gè)測力應變筒,被測壓力經(jīng)膜片轉換成相應大小的力,再傳給應變筒。應變筒受壓縮變形,沿軸向貼的應變片受壓阻值變小,沿周向貼的應變片受拉阻值增大,組成應變電橋即可得到輸出電壓值,從而測出壓力值的大小。應變式傳感器的結構如圖2所示。圖2　應變傳感器結構稱(chēng)量傳感器測量原理采用全橋電路(圖3),其中輸出電壓USC=U×ΔR1/R1。全橋電路中的R1、R2、R3、R4阻值均相等。ΔR1為應變片測力時(shí)變化的阻值,它反映了所測壓力的大小與輸出電壓Usc的關(guān)系(成正比)。設計中使用全橋電路的目的在于:當R1=R2=R3=R4時(shí),電橋電壓靈敏度最高,并消除了非線(xiàn)性誤差,也起到了補償作用。圖3　稱(chēng)量傳感器輸出全橋電路

3、測速傳感器電子皮帶秤上所用測速傳感器目前主要有磁阻脈沖式、光電脈沖式兩類(lèi),模擬式測速發(fā)電機式測速傳感器早已不再使用,取而代之的是上述兩種輸出脈沖信號的數字式測速傳感器。

a)磁阻脈沖式測速傳感器:磁阻脈沖式測速傳感器中,線(xiàn)圈和磁鐵部分都是靜止的,與被測件連接,而運動(dòng)的部分是用導磁材料制成的,當轉動(dòng)件轉動(dòng)時(shí),改變了磁路的磁阻,因而改變了貫通線(xiàn)圈的磁通,在線(xiàn)圈中產(chǎn)生了感生電勢。磁阻脈沖式測速傳感器從結構上看有開(kāi)磁路和閉磁路兩種。在一個(gè)П型永久磁鐵上裝有兩個(gè)相互串聯(lián)的感應線(xiàn)圈,滾輪與皮帶直接摩擦旋轉并帶動(dòng)等分齒輪旋轉。當等分齒輪的凸起部分與磁極相對時(shí),回路磁通最大,當等分齒輪的凹陷部分與磁極相對時(shí),回路磁通最小,感應線(xiàn)圈上便感應隨磁通變化的感應電壓。感應電壓變化的頻率f與皮帶速度v成正比。這種測速傳感器結構簡(jiǎn)單,但輸出信號幅度小。當皮帶運行時(shí),通過(guò)摩擦使滾輪旋轉,并帶動(dòng)轉子磁杯轉動(dòng),轉子磁杯及定子磁杯相對安裝,其圓周端面上都均勻地銑出多個(gè)齒槽。當兩個(gè)磁杯的凸齒相對時(shí),磁通最大,當兩個(gè)磁杯的凸凹齒相對時(shí),磁通最小,從而在線(xiàn)圈中感應出隨磁通而變化的感應電壓。磁阻測速傳感器結構較復雜,但密封性能好,輸出信號幅值大。磁阻脈沖式測速傳感器用于高轉速測量時(shí),因磁路磁滯影響,使線(xiàn)圈中感應電壓太小而不易測量。

b)光電脈沖式測速傳感器:光電脈沖式測速傳感器(如圖4)由裝在輸入軸4上的開(kāi)孔圓盤(pán)3、光源5、光敏元件1以及縫隙板2等組成,輸入軸與被測軸相連接。當圓盤(pán)轉到某一位置時(shí),由光源發(fā)射的光通過(guò)開(kāi)孔圓盤(pán)上的孔照射到光敏元件上,使光敏元件感光,產(chǎn)生一個(gè)電信號。開(kāi)孔盤(pán)上開(kāi)有一定數量的小孔,當開(kāi)孔盤(pán)轉動(dòng)一周,光敏元件感光的次數與盤(pán)的開(kāi)孔數相等,因此產(chǎn)生相應數量的電脈沖信號。圓盤(pán)上的孔可以是1個(gè)或多個(gè),取決于設備要求的脈沖數。圖4　光電脈沖式轉速傳感器的結構原理

4　常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法

a)電子皮帶秤開(kāi)啟正常,電腦顯示停止,無(wú)流量。應重點(diǎn)檢查速度傳感器及其線(xiàn)路,在不確定之前,可以將速度信號的給定方式由實(shí)測改為內給,若正常則說(shuō)明速度信號異常,檢查或更換速度傳感器。

b)電子皮帶秤的零點(diǎn)值過(guò)高,稱(chēng)量不準。出現這種情況,應首先檢查秤架是否有問(wèn)題,比如秤架上是否壓有重物,秤架的螺栓是否有松動(dòng)傾斜等。確認秤架沒(méi)有問(wèn)題,然后檢查稱(chēng)重傳感器,在空秤時(shí)測量各個(gè)傳感器的輸出信號,如果輸出信號相差過(guò)大,則說(shuō)明有傳感器損壞,確定后更換稱(chēng)重傳感器。

c)當皮帶機停止運行時(shí),由于皮帶上有剩余物料或皮帶不均勻皮重造成顯示儀表仍在緩慢跳字,造成不運物成的工件表面紋理,其圖像對應的共生矩陣中的主對角線(xiàn)元素值很大,而其他元素值幾乎全為零。而對于刀具磨損程度比較高時(shí)車(chē)削形成的工件表面紋理,其圖像對應的共生矩陣中非零的元素值在主對角線(xiàn)的兩側分布比較散亂。分析表明灰度共生矩陣能在一定程度上有效地識別由新刀車(chē)削形成的工件表面紋理和刀具急劇磨損時(shí)車(chē)削形成的工件表面紋理。

參考文獻:[1]王亮申,歐宗瑛.圖像紋理分析的灰度2基元共生矩陣法[J].計算機工程,2004(23).[2]顏梅春,張友靜,鮑艷松.基于灰度共生矩陣法的IKONOS影像城市草地信息提取[J].

 

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