RU2404426C1 - Lump material particle-size composition control device - Google Patents
Lump material particle-size composition control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2404426C1 RU2404426C1 RU2009141144/28A RU2009141144A RU2404426C1 RU 2404426 C1 RU2404426 C1 RU 2404426C1 RU 2009141144/28 A RU2009141144/28 A RU 2009141144/28A RU 2009141144 A RU2009141144 A RU 2009141144A RU 2404426 C1 RU2404426 C1 RU 2404426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- horn antenna
- orthogonal polarization
- material particle
- amplifier
- output
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title abstract description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 4
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000005169 Debye-Scherrer Methods 0.000 description 1
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in process control systems.
Известно устройство для измерения размеров частиц аэрозоля, суспензий и порошкообразных материалов (см. О.В.Карпов, Е.В.Лесников, Г.Д.Петров «Установка высшей точности для воспроизведения счетной концентрации и размеров частиц, суспензии и порошкообразных материалов», Измерительная техника, №9, 1997, стр.68-70), в котором метод малоуглового рассеяния лазерного излучения используется для измерения размеров частиц.A device is known for measuring particle sizes of aerosol, suspensions and powder materials (see O.V. Karpov, E.V. Lesnikov, G.D. Petrov "Installation of higher accuracy to reproduce the calculated concentration and size of particles, suspension and powder materials", Measuring technique, No. 9, 1997, pp. 68-70), in which the method of small-angle laser radiation scattering is used to measure particle sizes.
Недостатком этого известного устройства является сложность зондирования частиц лазерным лучом и анализа малоугловой индикатрисы рассеянного частицами излучения.The disadvantage of this known device is the difficulty of probing particles with a laser beam and the analysis of the small-angle indicatrix of the radiation scattered by the particles.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятое автором за прототип устройство для контроля гранулометрического состава сыпучих материалов (см. О.Н.Кукушкин, В.И.Головко, О.М.Ганиев и др. «Применение метода Дебая-Шеррера в СВЧ-диапазоне для контроля гранулометрического состава сыпучих материалов», Электронная техника, сер. СВЧ-техника, вып.1 (471), 1998, стр.45-47), содержащее генератор электромагнитных колебаний, передающую и приемную рупорные антенны, усилитель и вычислитель. В этом устройстве мощность отраженного от сыпучего материала сигнала используется для контроля гранулометрического состава контролируемой среды.The closest technical solution to the proposed one is the device adopted by the author for the prototype for controlling the granulometric composition of bulk materials (see O.N. Kukushkin, V.I. Golovko, O.M. Ganiev and others. "Application of the Debye-Scherrer method in microwave range for controlling the granulometric composition of bulk materials ", Electronic Engineering, Ser. Microwave Engineering, issue 1 (471), 1998, pp. 45-47) containing an electromagnetic oscillation generator, transmitting and receiving horn antennas, an amplifier and a computer. In this device, the power of the signal reflected from the bulk material is used to control the particle size distribution of the controlled medium.
Недостатком этого устройства следует считать низкое качество контроля из-за неопределенности мощности отраженного сигнала при изменении состава сыпучих материалов.The disadvantage of this device should be considered low quality control due to the uncertainty of the power of the reflected signal when changing the composition of bulk materials.
Задачей заявляемого изобретения является повышение качества контроля гранулометрического состава кусковых материалов.The task of the invention is to improve the quality control of the particle size distribution of bulk materials.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для контроля гранулометрического состава кусковых материалов, содержащее генератор электромагнитных колебаний, соединенный выходом с передающей рупорной антенной, приемную рупорную антенну и усилитель, введены элемент ортогональной поляризации, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода, амплитудный детектор и измеритель-индикатор, при этом приемная рупорная антенна подключена ко входу элемента ортогональной поляризации, выход элемента ортогональной поляризации соединен со входом амплитудного детектора, выход которого через усилитель соединен со входом измерителя-индикатора.The problem is solved in that in the device for controlling the particle size distribution of bulk materials containing an electromagnetic oscillation generator connected to the output with a transmitting horn antenna, a receiving horn antenna and an amplifier, an orthogonal polarization element, made in the form of a segment of a rectangular waveguide, an amplitude detector and a meter indicator, while the receiving horn antenna is connected to the input of the orthogonal polarization element, the output of the orthogonal polarization element is connected to the input of the amplitude detector, whose output is connected through an amplifier to the input of the meter indicator.
Существенными отличительными признаками указанной выше совокупности является наличие элемента ортогональной поляризации и амплитудного детектора.Significant distinguishing features of the above combination is the presence of an element of orthogonal polarization and an amplitude detector.
В заявленном техническом решении благодаря свойствам перечисленных признаков прием отраженного от кусковых материалов сигнала с ортогональной поляризации дает возможность решить поставленную задачу: обеспечить высокое качество контроля гранулометрического состава кусковых материалов.In the claimed technical solution due to the properties of the listed features, the reception of the signal reflected from the bulk materials with orthogonal polarization makes it possible to solve the problem: to ensure high quality control of the particle size distribution of bulk materials.
На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.
Устройство содержит генератор электромагнитных колебаний 1, передающую рупорную антенну 2, приемную рупорную антенну 3, элемент ортогональной поляризации 4, амплитудный детектор 5, усилитель 6 и измеритель-индикатор 7. На чертеже цифрой 8 обозначен кусковой материал.The device comprises an electromagnetic oscillation generator 1, a transmitting horn antenna 2, a receiving horn antenna 3, an orthogonal polarization element 4, an amplitude detector 5, an amplifier 6, and an indicator meter 7. In the drawing, the number 8 indicates lump material.
Принцип работы устройства основан на использовании условия Брэгга-Вульфа (см. Физическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1988, стр.231). Согласно этому условию, если тонкий пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на кристалл, последний рассеивает (отражает) излучение. Максимумы интенсивности возникают при этом только в тех направлениях, в которых все отраженные кристаллом волны находятся в одной фазе, а это возможно, если разность хода между отраженными волнами кратна целому числу длин волн λ, т.е. когда справедливо соотношениеThe principle of operation of the device is based on the use of the Bragg-Wulf condition (see Physical Encyclopedia. M.: Soviet Encyclopedia, 1988, p. 233). According to this condition, if a thin beam of monochromatic x-ray radiation falls on the crystal, the latter scatters (reflects) the radiation. In this case, intensity maxima arise only in those directions in which all the waves reflected by the crystal are in the same phase, and this is possible if the path difference between the reflected waves is a multiple of an integer number of wavelengths λ, i.e. when the relation is true
2dsinθ=nλ,2dsinθ = nλ,
где n - целое положительное число, 2θ - угол между передающей и отраженной волнами, d - межплоскостное расстояние в кристалле.where n is a positive integer, 2θ is the angle between the transmitting and reflected waves, d is the interplanar distance in the crystal.
Известно, что условие Брегга-Вульфа справедливо для любых частот электромагнитного излучения. Поэтому этот эффект можно использовать во всех случаях, когда длина волны излучения соизмерима с характерным расстоянием (размером) среды d. В соответствии с этим в устройстве электромагнитные волны с выхода генератора электромагнитных колебаний 1 поступают в передающую рупорную антенну 2. Далее этими волнами зондируют (облучают) кусковой материал 8 под углом.It is known that the Bragg-Wulff condition is valid for any frequency of electromagnetic radiation. Therefore, this effect can be used in all cases when the radiation wavelength is commensurate with the characteristic distance (size) of the medium d. In accordance with this, in the device, the electromagnetic waves from the output of the electromagnetic oscillation generator 1 enter the transmitting horn antenna 2. Next, these waves probe (irradiate) the bulk material 8 at an angle.
При λ меньше характерного размера d кускового материала, например его длины, последний отражает волны, которые улавливаются приемной рупорной антенной 3.When λ is less than the characteristic size d of the bulk material, for example, its length, the latter reflects the waves that are captured by the receiving horn antenna 3.
Как известно, эффект поляризации волн может возникать при их отражении от границы раздела двух сред (см. БЭС, Физика, 1998, стр.575-576). При этом при падении волны под углом отраженная волна может содержать компоненты, поляризуемые параллельно и перпендикулярно плоскости падения волны (см. БЭС, Физика, 1998, стр.59-60). В силу этого в рассматриваемом случае можно допускать существование параллельно и ортогонально поляризованных составляющих отраженной от кускового материала волны.As is known, the polarization effect of waves can occur when they are reflected from the interface between two media (see BES, Physics, 1998, pp. 575-576). In this case, when a wave is incident at an angle, the reflected wave can contain components polarized in parallel and perpendicular to the plane of wave incidence (see BES, Physics, 1998, pp. 59-60). Because of this, in the case under consideration, it is possible to assume the existence of parallel and orthogonally polarized components of the wave reflected from the bulk material.
Согласно предлагаемому устройству принятые под углом приемной рупорной антенной отраженные волны поступают на вход элемента ортогональной поляризации 4. Этот элемент, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода, пропускает только составляющую отраженной волны с ортогональной поляризации. Для этого необходимо, чтобы при стыковке приемной рупорной антенны с отрезком прямоугольного волновода широкая сторона, например, пирамидальной рупорной антенны была продолжением узкой стенки отрезка прямоугольного волновода, а узкая сторона пирамидальной рупорной антенны - широкой стенки отрезка прямоугольного волновода. С выхода элемента ортогональной поляризации сигнал поступает на вход амплитудного детектора 5. Далее продедектированный сигнал амплитудным детектором усиливается в усилителе 6 и передается на измеритель-индикатор 7, где можно получить информацию о гранулометрическом составе кусковых материалов.According to the proposed device, the reflected waves received at an angle of the receiving horn antenna are fed to the input of the orthogonal polarization element 4. This element, made in the form of a segment of a rectangular waveguide, passes only the component of the reflected wave with orthogonal polarization. For this, it is necessary that when the receiving horn antenna is docked with a segment of a rectangular waveguide, the wide side, for example, of the pyramidal horn antenna, is a continuation of the narrow wall of a segment of a rectangular waveguide, and the narrow side of a pyramidal horn antenna is a continuation of a wide wall of a segment of a rectangular waveguide. From the output of the orthogonal polarization element, the signal is fed to the input of the amplitude detector 5. Next, the detected signal is amplified in the amplifier 6 by an amplitude detector and transmitted to an indicator meter 7, where information on the particle size distribution of bulk materials can be obtained.
Проведены лабораторные эксперименты макетного образца предлагаемого устройства. В опытах были использованы кусковые материалы (дерево) трех (крупной, средней, мелкой) фракций. Частота и мощность излучения соответственно - 9,2 ГГц и 10 мВт. Эксперименты показали уменьшение выходного сигнала амплитудного детектора при переходе от крупной фракции к средней и далее мелкой фракциям и наоборот.Laboratory experiments of a prototype of the proposed device were carried out. In the experiments, lump materials (wood) of three (large, medium, small) fractions were used. The frequency and power of radiation, respectively - 9.2 GHz and 10 mW. The experiments showed a decrease in the output signal of the amplitude detector during the transition from the coarse fraction to the middle and further fine fractions and vice versa.
Таким образом, в заявленном техническом решении показано, что при приеме отраженного от кусковых материалов сигнала с ортогональной поляризации можно обеспечить повышение качества контроля гранулометрического состава кусковых материалов.Thus, in the claimed technical solution it is shown that when receiving a signal reflected from the bulk materials with orthogonal polarization, it is possible to improve the quality control of the particle size distribution of bulk materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009141144/28A RU2404426C1 (en) | 2009-11-06 | 2009-11-06 | Lump material particle-size composition control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009141144/28A RU2404426C1 (en) | 2009-11-06 | 2009-11-06 | Lump material particle-size composition control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2404426C1 true RU2404426C1 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=44058509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009141144/28A RU2404426C1 (en) | 2009-11-06 | 2009-11-06 | Lump material particle-size composition control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2404426C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1343323A1 (en) * | 1985-07-10 | 1987-10-07 | Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых "ИОТТ" | Method of x-ray absorption analysis of substance |
| RU2109275C1 (en) * | 1993-03-01 | 1998-04-20 | Владимир Федорович Бызов | Gear for automatic test of presence of useful component in mineral basic material |
| RU2125257C1 (en) * | 1996-03-06 | 1999-01-20 | Институт горного дела Уральского отделения РАН | Method determining predetermined size of lump material moved in technological flow |
| RU2315977C2 (en) * | 2000-12-15 | 2008-01-27 | Технисе Университейт Делфт | Method and apparatus for analyzing and sorting flow of material |
| EP1914541A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | Oxford Instruments Analytical Oy | Compensation for fluctuations in the radiation characteristics of the X-ray source in an XRF analyser |
-
2009
- 2009-11-06 RU RU2009141144/28A patent/RU2404426C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1343323A1 (en) * | 1985-07-10 | 1987-10-07 | Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых "ИОТТ" | Method of x-ray absorption analysis of substance |
| RU2109275C1 (en) * | 1993-03-01 | 1998-04-20 | Владимир Федорович Бызов | Gear for automatic test of presence of useful component in mineral basic material |
| RU2125257C1 (en) * | 1996-03-06 | 1999-01-20 | Институт горного дела Уральского отделения РАН | Method determining predetermined size of lump material moved in technological flow |
| RU2315977C2 (en) * | 2000-12-15 | 2008-01-27 | Технисе Университейт Делфт | Method and apparatus for analyzing and sorting flow of material |
| EP1914541A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | Oxford Instruments Analytical Oy | Compensation for fluctuations in the radiation characteristics of the X-ray source in an XRF analyser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2002304283B2 (en) | Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance | |
| Bahr | Microwave nondestructive testing methods | |
| US3208286A (en) | Particle size analyzer | |
| Kleinman et al. | Scattering by linearly vibrating objects | |
| Brogioli et al. | Heterodyne near-field scattering | |
| US10359373B2 (en) | Measuring device | |
| Annenkov et al. | Superdirected beam of the backward volume spin wave | |
| RU2404426C1 (en) | Lump material particle-size composition control device | |
| Whitmarsh et al. | Forward scattering of sound in the sea and its correlation with the temperature microstructure | |
| Zhang et al. | Statistics of diffusive and localized fields in the vortex core | |
| Ghodgaonkar et al. | Microwave nondestructive testing of composite materials using free-space microwave measurement techniques | |
| Ashkar et al. | Dynamical theory calculations of spin-echo resolved grazing-incidence scattering from a diffraction grating | |
| Weiss et al. | Near field millimeter wave microscopy with conical Teflon probes | |
| Kushibiki et al. | Acoustic anisotropy detection of materials by acoustic microscope using line-focus beam | |
| Granatstein | Microwave scattering from anisotropic plasma turbulence | |
| RU2395789C1 (en) | Method of defining loose material layer height | |
| Dey | Review of techniques for particle spectroscopy from DC to terahertz frequency | |
| RU2461810C1 (en) | Apparatus for measuring particle size | |
| Jusoh et al. | Determination of moisture content in mortar at near relaxation frequency 17 GHz | |
| Cheng et al. | A free-space complex permittivity test system based on Gaussian beam model in 110–170 GHz range | |
| SU1228000A1 (en) | Apparatus for measuring material parameters | |
| Yang et al. | Enhanced rapid and accurate sub-THz magneto-optical characterization of hexaferrite ceramics | |
| US12061254B2 (en) | Microwave imaging using a radially-polarized probe | |
| Zhu et al. | A novel 3D printed focusing probe in scattering-type scanning near-field millimetre & terahertz wave microscope | |
| Indra et al. | On-line microwave moisture technique performance of ferronickel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181107 |