[发明专利]一种基于称重托辊的振动频率测量物料总质量的方法

说明书

本发明提出一种基于称重托辊的振动频率测量物料总质量的方法。皮带秤在使用一段时间后，会由于温度和皮带磨损等原因，造成物理系数改变，需要重新检定，但是每次检定都需要牺牲不小的经济效益。因此设计另一种测量的方法，对皮带的称重托辊进行理论建模，得到托辊的振动频率和物料重量的关系，通过测得托辊的震动频率来计算物料的重量。

技术领域

本发明属于物料流量检测技术领域，涉及一种新的测量物料总质量的方法。

背景技术

电子皮带秤是皮带输送机输送固体散状物料过程中对物料进行连续称重的一种计量设备，它可以在不中断物料流的情况下测量出皮带输送机上通过 物料的瞬时流量和累积流量。其特点是称量过程是连续和自动进行的，通常不需要操作人员的干预就 可以完成称重操作。

电子皮带秤计量物料流量的工作原理从其信息过程来看主要有三个方面：第一，称重传感器测量出皮带上运行物料的重量并转换成输出对应的电信号；第二，速度传感器测量出皮带运行的速度并转换成输出对应的电信号；第三，由称重指示控制器对上面两种信号进行滤波放大和数据采集并进行相应的运算，从而计算出瞬时流量和累计流量。

发明内容

本发明的任务是通过称重托辊的振动频率来测出物料总质量。该发明首先采集称重托辊处的托辊振动频率和皮带的角度，再通过皮带秤的参数算出在称重托辊处的皮带张力大小，最后通过给出的算式算出物料的总质量，解决现有的皮带秤因为使用时间长而的导致温度和皮带磨损等误差问题。

在以往的研究中，往往把皮带秤的托辊看作是理想刚性系统及把整个称重系统看作静态系统去研究，但是在实际应用中，因为使用材质、震动等原因，托辊并不是理想的刚性系统，而是弹性系统。且静态称重系统并不能反映各种外部因素随着时间的变化，以及称重精度产生哪些影响。为了更精确得分析其称重结果和误差，建立了单托辊的动态双弹性系统模型。

步骤1：根据图1所示，在皮带秤的称重托辊处，传感器承受的力W应为:

其中θ是皮带与水平面的角度；T是皮带张力，其作用在垂直方向的等效力为W_t；W_O是皮带无载荷状态时传感器承受的力，也就是零点值；W_I 是皮带上的载荷值。

步骤2：对步骤1中的关系式进行变化，得到如下关系式：

其中F为施加在皮带竖直方向上的力，是“皮带上瞬时的物料的重力”和“皮带张力的垂直作用力之和”，如图2所示。

步骤3：为了更精确得分析其称重结果和误差，建立了单托辊的动态双弹性系统模型，根据图2，可以得到如下微分方程：

其中，m是称重段皮带的质量；M是托辊的质量；K₁为托辊的弹性系数；K₂为称传感器的弹性系数；X₁为皮带的位移；X₂为称重系统的位移；X₁、X₂是随时间变化的动态值。

步骤4：根据步骤3，可以得到振动频率w₁和w₂分别为：

根据以上的频率计算公式，可以得到F的计算式：

对于的皮带张力T，计算公式如下：