Закрытое хранилище угля - цилиндрическая ж/б емкость ф6,5м, высота 28м.
Материал - ВЛАЖНЫЙ дробленный уголь, частицы 0,1-3мм.
Требуется измерять уровень (а лучше масса или объем хранящегося угля).
Измерение взвешиванием приходящего/расходуемого угля не годится в силу накопления ошибки. Коррекция затруднена, т.к. емкость практически никогда не бывает пустой.
Ситуация осложняется наличием паров керосина.

Предыстория измерений:
1. Тетя с веревкой с грузиком на конце и навязанными узелками.
- недостаток - не учитывается уголь, прилегающий к стенкам емкости.
2. Зондовая лебедка. Тросик с грузом периодически опускается до касания поверхности угля.
- недостатки - тот же, что и п.1 + прилегающий к стенкам емкости уголь обрушиваясь, рвет 8мм трос как нитку.
3. Эхолот.
- недостаток - очень сильный разброс показаний в зависимости от количества налипшего угля.
4. Радиолокационный метод.
- недостатки - те же что и п3.

Ныне работает метод п.1.
Что посоветуете, господа?

Сообщение отредактировал ASZ - May 26 2008, 04:44

А если видеокамеру поставить ?

первое что пришло в голову...
остаточный объем камеры...использовать как резонатор...
лазерная сетка на поверхность...камера видит изгибы и можно векторизовать...и посчитатся...
раздуть внутри шар...посчитать количество надутого воздуха...
пока все...

Тензодатчики на опоры/дно еще можно попробовать. Вагоны ведь так взвешивают.

Я бы применил к такой ситуации резонанс, это же очевидно, наиболее безопасно и просто.
Обьём воздуха в камере жёстко привязан к конкретной резон. частоте.
Насколько контрастен этот резонанс, думается достаточно, чтобы определиться.
Выбор частотного диапазона свипа - надо обеспечить однозначность на первой гармонике, похоже резонанс должен быть в районе единиц - сотен герц.
Излучатель от свип генератора надо установить где-то сверху, приёмник тоже, но с другой стороны.
Тарировкой привязать частоты к обьёму воздуха, а обьём наполнителя = разности общий обьём - обьём воздуха.
Масса = занятый обьём х удельный вес.
Успеха!

Сейчас есть радиоволновые датчики с довольно узкой диаграммой направленности, но цена порядка 50тр.
Ещё применяют тросовые ёмкостные датчики. Цена с преобразователем 5...10т.р.

недостатки п.1 компенсировать тяжело, таже как и изменение "плотности улегания" на разных высотах в зависимости от количества продукта и предистории. Т.е. насыпали полный бункер/силос - уровень один. Через 3 дня уже другой. Начали снизу выгребать понемногу, а до верхнего уровня оно не сразу доходит. В общем великой точности тут не получить.
Весовое измерение тоже довольно сложно для таких конструкций.

Тросовые заведомо не годятся. Оборвет.
О точности при любом методе измерения уровня говорить не приходится. Этот параметр нужен чисто ориентировочно, для принятия решения, можно ли загрузить в емкость еще один вагон

К сожалению тензометрия не применима - кольцевой фундамент.

Метод измерения резонансной частоты, наверное, перспективен.
Диапазон резонансных частот от долей герца до ...кГц.
При высоких уровнях, когда резонирующий объем мал, выделить сигнал будет очень трудно, если вообще возможно.
Еще проблема возбуждения акустических колебаний. Создать такой излучатель с линейной АЧХ для широкого диапазона частот, имхо, фантастика.

При таких точностях на килогерцах и линейности АЧХ можно, ИМХО, не заморачиваться. Если удастся обеспечить ""живучесть" системы в таких антисанитарных условиях, то акустика прокатит.

Уважаемый, задача слишком простая, чтобы так драматизировать!
Долей герца не будет, кило тем более. Диапазон изменения частот пропорционален крайним состояниям по загрузке.
- Длина волны прямо пропорциональна скорости звука 340м/с , обратно проп. частоте. По школьным формулам считаем, какова частота при длине волны 28 метров (это при пустой ёмкости) около 12 герц! Зачем переживать - реально достижимо ведь.
При 6 метрах пустоты имеем около 57 герц.
-----Это длина волн, сиречь 1/частоты, а чтобы получить резонанс, надо обеспечить синфазность прямой и отражённой от дна волны, значит получим коэффициент 2. приблизительно частота для получения резонанса располовинивается, но не это хочу подчеркнуть, а то, что Вам придётся ОСТЕРЕГАТЬСЯ ЧАСТОТ ВБЛИЗИ 7 ГЕРЦ, наверно догадываетесь почему. На всякий случай.-------
Вот при пустоте менее 6 метров могут возникнуть неоднозначности, но судя по условию в такой обьём, (менее 30 м.куб.) полный вагон не поместится.
Необходимо и достаточно два одинаковых низкочастотных динамика,один как возбудитель, другой как приёмник, моща супер не потребуется, несколько ватт хватит с головой от тривиального УНЧ, без переходного конденсатора, чтоб не резать нижнюю границу.
Верхняя граница резонанса гораздо проще в обработке, т.к. отдача динамика на ней больше. А вот на нижнем пределе могут быть некоторые трудности, но вряд ли. Там отдача, (КПД) серьёзно уменьшается.
Но не беда, т.к. при достижении определённой частоты на низах обьём пустоты окажется более половины - значит можно завагонивать!

Возбудитель не обязательно с компьютерным управлением, - просто ручная перестройка частоты потенциометром. Думается мультивибратор даже сгодится.

А самому просчитать было слабо? Всё как видите просто, достаточно пользоваться арифметикой для оценочного расчёта. И не надо добиваться особенной равномерности, можно сравнивать приведенные к соизмеримым уровням входной с выходным сигналы , при резонансе на входе амплитуда резко вырастет, это и зафиксирует компаратор. (АЧХ вообще то можно согласовать RC цепочкой, если будет непомерное расхождение на нижних частотах. )
Проще не придумаешь, и никакой фантастики.

PS. - Цена вопроса мне представляется не превысит 100$.
- И ещё: Думается так же при определённых частотах и уровнях сигнала налипший сыпучий материал начнёт обсыпаться. Но тут надо экспериментировать, возможно до ультразвука, порядка 120 кГц(это самое крайнее для 3 мм кусочков) но вполне возможно гораздо раньше, на звуковом участке. мощи тут чем больше, тем лучше.
Так что с Вас похоже и проблеммы слетят как та пыль.

Ещё, как вариант, подумалось: если ёмкость допускает герметизацию, то следующий алгоритм:
- закупориваем и впускаем определённую порцию сжатого воздуха.
- по приросту давления определяем пустой объём.
Способ не лишён недостатков, но может получиться.

Никому не пожелаю находится вблизи этой штуки, когда ее надувать начнут...



Думаю, что не все так просто. Это реальная производственная система, и своих шумов в этой бочке хватает. Поэтому мощность возбуждения должна быть не слишком малой. Что касается приемного динамика - его катушку лучше использовать для демпфирования собственных колебаний, а в качестве сенсора использовать, например, наклееенный на диффузор акселерометер. Только как все это защитить...

Ну, надувать - сильно сказано. При хорошей чувствительности манометра порция может быть совсем небольшой.

Негоже в керосиновые пары с угольной пылью поддувать кислород.

Кислород, наверное, негоже. А воздух там и так есть. И если вырастет давление даже на 50%, ничего опасного не случится. По-моему, совсем недорогой дифференциальный манометр способен почувствовать нужную разницу. Точность замеров пока автором, впрочем, не озвучена.
А метод, в самом деле, прост: стоит себе компрессор с накачанным до, скажем, 5 атм. ресивером. По команде с устройства при закрытой крышке открывается клапан, соединяющий ресивер с ёмкостью. Одновременно запускается обмер приращения давления в ёмкости. Процедура займёт пару секунд, пока уголь не адсорбирует избыточный воздух. По кривой прироста давления различаем пустой объём.
А если есть опасения, можно углекислоту или азот использовать. Но это лишнее, ИМХО.

Сообщение отредактировал Herz - May 30 2008, 21:44

"Надувательство" принципиально невозможно, как и герметизация. Никто не пойдет на то, чтобы ставить герметичный съемный люк такого размера.

А шумов с избытком. Под бочками - их батарея из 36 штук - работают жестко связанные с ними дозаторы, над бочками 2 катучих конвейера, которые их по очереди загружают. Гул стоит, как в хорошем механообработочном цехе...
Если бы все было так просто, как сказал Georgy, задача давно была бы решена - эта идея приходила в голову не ему первому
Именно поэтому я и здесь с этим вопросом.

Будет большая остановка, поэкспериментирую.