第6章 跳汰过程参数的测试

  KH——水位标定常数，㎝/㎜； H——标定时水位高度（自零点起），cm； h——与标定水位相应的记录高度，mm。

  例如：水位高度为15cm时，得到的记录高度 为35mm，则数位的标定常数为:

  由于利用UC代替UH，所以实际得到的速度信号比真实情况 落后θ 角。如图： 真实水速

  L -—电极间距离 B -—电极面积等效宽度 H -—液位（电极插入深度）

  为了改善应变片线性度，可在多次加压、减压 测试后再进行标定 通过标定数据回归分析，求出压力的标定系数

  压电式传感器也能取得良好的测试效果，其 拥有非常良好的动态特性、灵敏度和线性度。

  标定就是求出标定常数或（转换常数），即求出脉 动水流的水位、水速和加速度在它们的记录曲线上 单位波高所表示的相应参数值。 如：

  一、液位传感器  脉动水流动态测试的传感器要求动态特性好， 能及时反应液位变化，又要求有一定的测量精 度、较高的灵敏度和线. 电阻式液位传感器 由一对插入跳汰室表面水中的金属电极、外电 路电阻和电源组成。

  水速信号，只要RC时间常数选择适当，完全是可行的。 实际标定根据结果得出水速和输出信号之间拥有非常良好的线

  脉动水流运动特性测试装置：包括水位、水速 和加速度的测量； 对相应参数所输出的模拟量进行标定。

  前面分析得知，RC微分电路的输出电压UV与输入水位 电压信号UH对时间的一阶导数成正比。但是近似正比 关系。 由于UH与UC在数值和相位上存在差别，采用UH代替UC必 然导致微分数值误差和相位误差。

  a—分层前前颗粒混杂堆积； b—上升水流将床层托起； C—颗粒在水流中沉降分层； d—水流下降，床层密集，重矿物进入底层

  在跳汰选煤生产操作中、跳汰的科学研究中以 及跳汰机的研制过程中有许多参数需要测试； 目前跳汰司机仍然大多利用探杆，靠自身感觉 和经验来操作调整跳汰机，无法自动控制； 对跳汰参数的测试可以指导生产，改善分选效 果，实现自动调节，达到自动控制 由于跳汰过程的影响因素很多，跳汰理论的研 究长期处在假说阶段；

  RC为该电路的时间常数。一般认为充电时间t=3RC时 电容上所充电压UC 基本与UH 相等。

  如输入信号的周期为T，当TRC时，UC落后于 UH的时间能忽略不计。就可以用UH代替UC 。

  在θ角很小的情况下：tanθ≈θ（弧度） Y 由图可得： UV tan 

  空气室压力动态测试要求传感器动态性能优良； 在测压范围内灵敏度较高、和线性好。 电阻应变式压力传感器经实际标定证明其输出 信号与输入压力有很好的线

  跳汰过程参数测试技术的发展为跳汰科学研究 开辟了一条新的途径，通过大量实验研究和数 据处理，得出有关参数与跳汰分层效果之间的 规律； 在新型跳汰机的设计研制过程中，对有关参数 来测试，可为设计提供必要的参数依据； 所以对跳汰过程各种参数进行动态测试是十分 必要的，也是很具有实用价值的。

  2 RC=τ，称为微分电路的时间常数，则上式：   该式表达了输入脉动水位信号周期为T,时间常数为τ T

  脉动水位标定常数KH为cm/mm，即每毫米记录高度 表示水位为多少厘米； 脉动水速标定常数为KV为，㎝· -1/㎜； s 脉动水流加速度标定常数Ka为，㎝· -2/㎜ 。 s

  标定是参数测试的一个重要环节，标定方法通常可 用直接标定法和模拟标定法。

  该方法是输入已知参数值，得到相应的记录高度 即可求得标定常数。 水位标定可采用直接标定法

  从记录波形图上读出标准模拟信号水位记录幅值、 速度记录幅值及加速度记录幅值。 此时，水位的变化关系为：

  H——与模拟信号相应的水位，cm； Hm——水位的幅值，cm； ω——水位信号的角频率，rad/s。

  该式B、H0、R0、E、L均为定数，电阻率也相对来说比较稳定，电流与 水位基本呈线

  电阻式液位传感器的优点是结构相对比较简单， 参数适当时拥有非常良好的线性关系。 缺点：水电导率不同，影响测量结果的 定量转换关系；最小插入深度和物料层 及用水量的影响；电极电蚀的影响。

  常数为τ 时所产生的微分相对误差。 上例：T=1.2s，τ =0.0025s（R=53Ω；C=47μF），则微分的

   一般跳汰机水流的脉动频率为50Hz/min，周 期为1.2s。因此在这样的一种情况下0.0025s的波形 滞后在同步测试记录曲线上是极不明显的。  微分电路中R和C的数值必须准确，元件上的 标称值误差较大；电阻R的测量可用精密电桥； 大容量电容可利用充放电规律进行测量。

  UC ——电容C上的充电电压； UH ——输入水位电压信号（充电电压电压）；

  研究脉动水流特性，包括：位移、水速、加速 度的动态测试。 位移变化可用水位传感器简单实现，而垂直方 向脉动水流的速度和加速度可通过位移对时间 的一阶与二阶导数得到，即将反应水位的电信 号通过微分电路取得。 dH v= —— dt

  通过微分电路可得水速信号，输入量UH为水位电压信号， 输出量UV为脉动水流速度电压信号。

  该传感器线性好，灵敏度较高，不受水的导电性 影响，便于定量转换，且不受物料层的影响。

  标定十分困难，因为在一个容器内很难实现 恒定的水速和加速度。所以采用模拟标定。

  模拟标定是通过间接 办法来进行，采用电模 拟信号代替脉动水流 信号。 将1Hz标准正弦波电 信号模拟水位信号， 输入测试装置（将转 换开关置于标定位 置）。

  在跳汰过程各种常数的同步测试中，必须估计速度信 号波形滞后时间的影响。 例如，在某次试验中，各常数R=10Ω 欧姆；C=6000 μF； 计算得滞后时间t为：

  最后微分电路采用的参数C=47μF; R=53Ω(包括振动子内阻等 总和)，相应水速波形滞后时间t为：