对从送料斗流出的粉末流速的测量制造技术

技术编号:2626527 阅读:191 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用测量自一容器流出的粉末状材料流速的系统和方法使用了适当的滤波技术,从而通过使用一个超低噪声放大器步骤和一个多极低通滤波器消除了在短时间间隔的输出的抖动,并对来自一个送料斗或其它容器流出的粉末状材料的馈给速率的过渡状态作出一个快速响应。(*该技术在2007年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于测量来自送料斗粉末状材料流速的系统和方法。美国专利4,561,808公开了一种能提供对粉末馈送(即供料feed)速率进行均匀控制的热喷枪的粉末馈送(即供料feed)系统。当这种装置控制流经馈送(即供料feed)管的馈送(即供料feed)速率时,它也可测量来自送料斗本身的馈送(即供料feed)速率,从而给出一个或太高或太低的馈送(即供料feed)速率的瞬时指示,在送料斗被用于提供热喷涂材料时,这种馈送(即供料feed)速率将实质地影响涂层的质量。特别是在涂层过程中,粉末状材料被馈送(即供料feed)给一个热源。被馈送(即供料feed)粉末的速率是一个关键的过程参数。在优先于本专利技术的先有技术中,还没有适当的方法在一部份材料被喷涂时能测量粉末材料的流速。其它商业化装置或是响应速度太慢或是在工程设备中,不能标定所有材料,而且其成本太高。商业化装置使用在一个设定的时间内所失去的重量来对从一个送料斗流出材料的流速进行测量。当所设定时间太短,则由于噪声放大器和滤波不够的原因,这会导致馈送(即供料feed)速率的显示抖动;而当选择较长的时间间隔时,则对过渡状态的响应太慢。本专利技术的主要目的是提供对从一个送料斗或其它容器流出的粉末状材料的馈送(即供料feed)速率的过渡状态作出快速响应,并消除先有技术的不足之处。本专利技术的这些和其它的目的及优点是按照本专利技术而取得的,它使用了适当的滤波技术,从而通过使用一个超低噪声放大器步骤和一个多极低通滤波器消除了在短时间间隔的输出抖动。按照本专利技术,一个用于测量来自一个容器的粉末状材料的流速的系统包括用于提供代表容器重量的第一模拟信号的装置,粉末状材料从上述容器中流出;用于将该模拟信号进行微分从而获得相应于该流速的第二模拟信号的装置;和对第二信号的适当的滤波装置,该装置包括具有第一时间常数和接收第二信号使产生第三信号的第一低通滤波器和进一步包括串联于第一滤波器而产生一个第四信号的第二低通滤波器装置。该第二滤波器有一个可变时间常数并响应于一个控制信号,该控制信号被用于在一个相等于该第一滤波器的时间常数的最小值和一个该第一滤波器时间常数的预定的最大值之间改变时间常数。该适当的滤波装置包括用于接收来自用于产生控制信号的两个滤波器的第三和第四信号的装置。该接收装置包括用于将该第三和第四信号电压幅值之差值的绝对值与一个预选死区(即静带deadband)电压进行比较的比较装置,以及用于当绝对值差值小于死区(即静带deadband)电压时改变控制信号以在第二滤波器中达到最大时间常数,而绝对电压差大于死区(即静带deadband)电压时达到最小时间常数的装置。用于产生控制信号的装置最佳地包括用于产生预选死区(即静带deadband)参考信号组中一个的接收第三信号的死区(即静带deadband)选择装置,该组最好是三个信号,其中一个信号是依赖于该第一滤波器的输出幅值选定的;用于比较的比较器装置将所选死区(即静带deadband)参考信号与第三和第四信号之间的差值绝对值进行比较,而产生一个对应于该比较的一个输出控制信号。在一个最佳实施例中,该比较器装置的输出信号通过一个接收该比较器输出信号的脉冲宽度调制装置改变控制信号,并把其施加于一个锯齿波形,以在比较器装置的输出对应于小于死区参考信号的差值绝对值时产生一个窄脉冲宽度,而当该比较器装置的输出对应大于死区(即静带deadband)参考信号的差值绝对值时产生一个宽脉冲宽度。延迟装置被包括在比较器装置中,从而在窄脉冲宽度和宽脉冲宽度之间,也就是在该第二滤波器的最大与最小时间常数位置之间产生一个有限过渡时间周期。该第二滤波器的输出可以直接换算以显示粉末馈送(即供料feed)速率。然而,适当的过滤器最好包含用于产生一组合信号的装置。该组合信号在差值的绝对值小于死区(即静带deadband)的时间内包括第四信号,而在差值的绝对值大于死区(即静带deadband)的时间内包括第三信号。然而换算该组合信号以指示粉末状材料的流速,该流速也可被显示在一台数字电压表或类似的仪表上。本专利技术也包括了一种用于测量粉末材料从容器中流出速率的方法和包括最好用测力传感器(即负载传感器load cell)以产生第一模拟信号的步骤,而该模拟信号代表其中装有可流动性材料的容器或送料斗的重量。该方法也包括对模拟信号进行微分从而获得对应于流速的第二信号,及通过把第二信号施加到一个具有第一时间常数的低通滤波器适当地对第二信号滤波,用以产生第三信号,把该第三信号施加到一个第二低通滤波器上而产生一个第四信号,并通过将第三和第四信号之间差值的绝对值与预选死区(即静带deadband)比较,在与第一滤波器的时间常数相等的最小值和与第一滤波器的时间常数的选定倍数相等的最大值之间改变第二滤波器的时间常数,当差值绝对值小于死区(即静带deadband)的时间时达到最大时间常数;而在差值绝对值大于死区(即静带deadband)的时间时达到其最小值常数。通过以下结合附图对本专利技术所作的详细描述,这些和其他的本专利技术的特点将更为明显,其中图1展示了根据本专利技术的该系统机械方面的总示意图;图2展示了图1中系统详细情况的方框图;图3~图5是图2中产生于方框图的电信号的曲线图;图6和图7展示了在图2中方框图的某些部分的电路图。现参照图1,所显示的总热喷涂系统包括充满粉末状材料并悬挂于诸如普通测力传感器之类(即负载传感器load cell)的应变仪型压力变换器3的送料斗4。该测力传感器(即负载传感器load cell)牢固地连接在一个架子6上并输出一个正比于送料斗4重量的从0~20mv直流电的低电平电信号。当一个粉末馈送(即供料feed)器控制装置(未展示在图中)接通时,材料从送料斗经一条馈送(即供料feed)管5流进过程热源或其它粉末接收器。这引起送料斗重量和因此测力传感器(即负载传感器load cell)输出随时间而减小。按照本专利技术来自测力传感器(即负载传感器load cell)3的信号被送入参考号2所指明的装置,在此该信号调整以提供一个正比于粉末流速的输出。这个输出换算成馈送(即供料feed)速率的工程单位,且被显示在一个数字电压表显示器1上,这将在以后描述。根据本专利技术的信号调整通常是由模拟电路完成的,该电路以方框图的形式表示展示在图2,表示根据本专利技术所设计的系统,用于完成按照本专利技术的方法。稳压电源10用于以一种通用的方法向通过线32向测力传感器(即负载传感器load cell)提供一个应变仪激励电压,例如15VDC。放大器级11是一个普通的、超低噪声、温度稳定的运算放大器,在线35处其输出联接于一个标准多极低通滤波器,该滤波器与放大器11一起被用于对测力传感器(即负载传感器load cell)输出信号进行放大和滤波。这将产生一个总的输出灵敏度,最好至少为满刻度送料斗重量的0.0035,例如,0.0015%。该送料斗重量的时间变化率通过一个带有高频停顿的长时间常数(最佳为1.5秒)的普通的微分器13在线36上给出。从放大和滤波过的重量信号得到。在微分器13的在37的输出被施加在两个串联的低通滤波器14和20上。过滤器14最佳地为一对级联普通单一增益萨伦-凯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量粉末材料从容器中流出速率的测量系统,包括:第一模拟信号发生装置,该信号代表容器的重量粉末材料可从上述容器中流出;对第一模拟信号进行微分以使获得对应于流速的第二信号的装置;对第二信号通用的滤波装置包含:a.第一低通滤波 装置,该装置具有第一时间常数并接受第二信号以使发生第三信号;b.第二低通滤波装置,该装置具有可变时间常数,其变化范围从近似地在第一滤波装置的时间常数的4倍以内的最小值到等于第一滤波装置的时间常数的预选倍数的最大值,且对一控制信号作出响应 以便在最小值及最大值之间改变时间常数,且其中第二滤波装置接受第三信号以便发生第四信号;与c.接受第三信号的控制信号发生装置,包括将第三信号和第四信号差值的绝对值与预选的死区(即静带deadband)进行比较的比较装置及改变控制信号的装置 以便当差值的绝对值小于死区(即静带deadband)时达到第二滤波装置中的最大时间常数及当差值的绝对值大于死区(即静带deadband)时达到最小时间常数;及接受第四信号使其进行换算以换算以指示粉末材料流速的装置。

【技术特征摘要】
US 1986-11-4 927,012中所使用的“宽脉冲宽度”和“窄脉冲宽度”是指相应的脉冲宽度,对模拟开关U106(图6)负载循环所要求的最小或最大时间常数是必要的。然而,两个滤波器14和20的输出被馈送到有模拟开关U6a的输出混合电路22,该U6a通过线49把其控制信号馈送至模拟开关U6a的控制输入,由脉冲宽度调制器21的输出进行负载循环。这样模拟开关U6a有选择地把从滤波器14来的信号O1通过从而同通过连接M接收到的来自滤波器20的信号O2结合和对消。模拟开关被接在包含使混合输出平滑的运算放大器U5a,电阻器R59~R61和电容器C8,C9的低通单一增益萨伦-凯(Sallen-Key)滤波器上。然后输出由包括有一标准电压分压器装置的定标电路(即换算电路)23(图2)处理。如前所述,然后定标器输出显示在用于粉末速率显示的显示1上(图1和图2)。最好先用短时间常数起动该系统,这样可很快地显示初始粉末流速。开关S1(图7),在电路空载没有粉料馈送(即供料feed)时,正常情况下是关闭的,通过电阻器R53和二极管D9把一个电压送至U1a从而设定一个高脉冲宽度输出,当粉末馈送(即供料feed)由关闭开关S2起动时,用于馈送器的供电装置Ps的电源同时馈送到螺线管K1以打开S1,把输入源传输给U1a,再至电路17。同样,当停机时,在粉末馈送(即供料feed)停止时,希望显示快速直线下降。这可容易地由开关S3来完成,在操作期间和关闭期间,开关S3是打开的,当电源从螺线管KS移开时,从模拟开关U6a来的信号通过电阻器U62直接通地。通过描述的本发明的说明书和权利要求书是没有限制的,不脱离本发明的范围和精神实质,人们可以作出各种变换和改变。权利要求1.一种测量粉末材料从容器中流出速率的测量系统,包括第一模拟信号发生装置,该信号代表容器的重量粉末材料可从上述容器中流出;对第一模拟信号进行微分以使获得对应于流速的第二信号的装置;对第二信号通用的滤波装置包含a.第一低通滤波装置,该装置具有第一时间常数并接受第二信号以使发生第三信号;b.第二低通滤波装置,该装置具有可变时间常数,其变化范围从近似地在第一滤波装置的时间常数的4倍以内的最小值到等于第一滤波装置的时间常数的预选倍数的最大值,且对一控制信号作出响应以便在最小值及最大值之间改变时间常数,且其中第二滤波装置接受第三信号以便发生第四信号;与c.接受第三信号的控制信号发生装置,包括将第三信号和第四信号差值的绝对值与预选的死区(即静带deadband)进行比较的比较装置及改变控制信号的装置以便当差值的绝对值小于死区(即静带deadband)时达到第二滤波装置中的最大时间常数及当差值的绝对值大于死区(即静带deadband)时达到最小时间常数;及接受第四信号使其进行换算以换算以指示粉末材料流速的装置。2.一种测量粉末材料从容器中流出的速率的测量系统,包括第一模拟信号发生装置,该信号代表容器的重量粉末材料可从上述容器中流出;对第一模拟信号进行微分以便获得对应于流速的第二信号的装置;第二信号的适用的滤波装置,包含a.第一低通滤波装置,该装置具有第一时间常数并接受第二信号以便发生第三信号;b.第二低通滤波装置,该装置具有可变时间常数,其变化范围从近似地在第一滤波装置的时间常数的4倍以内的最小值到等于第一滤波装置的时间常数的预选倍数的最大值,且对一控制信号作出响应以便在最大值及最小值之间改变时间常数,且其中第二滤波装置接受第三信号以便发生第四信号;及c.接受第三信号及第四信号的控制信号发生装置,包括将第三信号和第四信号差值的绝对值与预选的死区(即静带deadband)进行比较的装置及改变控制信号的装置,以使当差值的绝对值小于死区(即静带deadband)时达到第二滤波装置中的最大时间常数及当差值的绝对值大于死区(即静带deadband)时达到最小时间常数;及d.接受第三信号及第四信号并对控制信号作出响应以便发生组合信号的组合信号装置,该组合信号当差值的绝对值小于死区(即静带deadband)时在此期间包含第四信号;而当差值的绝对值大于死区(即静带deadband)时在此期间包含第三信号;及接受组合信号使其进行换算以指示粉末材料流速的装置。3.如权利要求1或2的系统,其中控制信号发生装置还包含死区(即静带deadband)选择装置,该装置接受第三信号以发生与第三信号的振幅相关的一组预选死区(即静带deadband)参考信号中的一个信号,及其中比较装置将由该一个死区(即静带deadband)参考信号与第三信号和第四信号的差值的绝对值进行比较并发生与该比较相对应的输出。4.如权利要求3所述的系统,其中死区(即静带deadband)选择装置包括多个比较电路,每个电路具有相应的参考电压及至少一个相应的开关装置,每个比较电路适用于将第三信号与相应的参考电压进行比较以便有选择地发生比较信号,相应的开关装置包括发生选出的死区(即静带deadband)参考信号的相应死区(即静带deadband)参考电路,该开关装置对比较信号作出响应以便根据比较信号选出相应的死区(即静带deadband)参考电路。5.如权利要求1或2所述的系统,其中控制信号发生装置还包括脉冲宽度调制装置,该装置接受比较装置的输出信号以便当比较装置的输出对应于小于死区(即静带deadband)参考信号的差值的绝对值时发生窄的脉冲宽度信号;而当比较装置的输出对应于大于死区(即静带deadband)参考信号的差值的绝对值时发生宽的脉冲宽度信号。6.如权利要求5所述的系统,其中脉冲宽度调制装置包括锯齿波发生器及接受锯齿波及比较装置的输出的脉冲宽度调制放大器。7.如权利要求6所述的系统,还包括将空载电压加到调制放大器的开关装置,以便在粉末开始流动时控制信号达到第二控制滤波装置中的最小时间常数;及在开始时打开该开关装置的装置。8.如权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:爱德华P加那拉伯那德R凯兹
申请(专利权)人:塞泽麦脱苛美国股份有限公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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