传感器、传感器系统和传感方法

文档序号:9382919阅读:248来源:国知局
传感器、传感器系统和传感方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可用于采矿应用的传感器、传感器系统和/或传感方法。此外,本发明在期望查明浮选室(flotat1n cell)/浮选池(flotat1n tank)内各种物质的水平面(levels)时特别有用。
【背景技术】
[0002]在采矿业,期望能够测量例如浮选室或浮选池中的物质水平。该测量存在各种问题,例如:
[0003]浆料/浆液水平面位于沉重的泡沫层下面;
[0004]泡沫层包含悬浮液中积聚在任意侵入物体上的萃取金属,侵入物体包括用于测量的仪器;
[0005]浆料/浆液液体也包含可粘着于任何侵入物的材料,侵入物包括结垢和其它类型积聚物;
[0006]浆料/浆液和泡沫的密度随着被处理矿体的变化而变化;
[0007]浆料/浆液的非导电性会变化,导致如果期望浆料/浆液的一致性测量时很难利用电特性。
[0008]已经希望获得浆料/浆液的充分精确的水平面测量,因为如果浆料/浆液溢出浮选室/浮选池的流槽,则浓缩增稠剂中的泡沫浓缩物污染将需要昂贵的补救成本,其可能包括浓缩物的进一步处理。
[0009]还期望测量泡沫密度,因为这是重要的反馈变量。如果泡沫密度变得过高,则泡沫将自身坍塌,导致处理失败。从前,这可通过操作员进行监控,或者有时候用摄像机监控。然而,雇佣操作员太昂贵了,并且易于发生人为误差。此外,摄像机只能检测泡沫是否溢出流水槽,但不能预知泡沫由于密度增加而最终坍塌。
[0010]此外,要知道泡沫移动也是很重要的。它通常由操作员监控,但3D摄像机已被用于提供这种信息。由于浮选室/浮选池被通气(aerated)和搅动,泡沫能够移动,即使其不在流水槽上流动。
[0011]此外,也希望知道泡沫高度,因为这是浮选室/浮选池操作效率的重要反馈指示。仅当流水槽上有泡沫萃取时浮选室/浮选池可有效地工作。
[0012]从前,为了确定采矿工艺的一些期望的信息/参数/工作条件,已经使用了均具有问题的各种技术和仪器。
[0013]测量浮选室/浮选池中楽料(slurry)/楽液(pulp)高度的一个技术是使用排水浮体(displacement float) 0排水浮体是金属或塑料的,其重量使得其能够在楽料而非泡沫上漂浮。浮体包括具有连接在竖直面内的杆的球,带有连接于杆顶部的目标板。当浆料/浆液水平面变化时,通过安装在目标上方作为允许浮选室/浮选池液位改变的高度处的超声波液位传输器监控目标。排水浮体具有当产生积聚物时改变的物理特性。此外,当浮选室/浮选池被通气和搅动时排水浮体的机械磨损是成问题的并且以高速发生。排水浮体的另一个问题在于它们有时插入到位。这些问题导致较高的维修成本和较高的施工费用,排水浮体的失败导致采矿工艺的代价高昂的错误和/或停工。
[0014]上述排水浮体的可选方案是使用变阻器反馈而非采用超声波发射器。然而,已经发现该特定可选方案具有很多相同的问题,即使不具有全部问题。
[0015]又一个前述方案是使用压力传输器(亦称气泡管)。然而,该技术受到浆料/浆液内密度变化的影响。因此,压力传输器产生较低水平的精确度。此外,压力传输器的管道易于堵塞,这需要不断的清洗。就此,压力传输器技术不提供充分可靠的信息并且它需要经常维护,导致采矿工序中进一步的花费和生产率的损失。
[0016]用于测量浆料/浆液的又一个技术使用电导探针(或探针)。然而,电导探针易于受到如上所述为浆料/浆液特征的非导电性改变或浮选池中其它物质的影响。电导探针的更大弱点是在浮选室/浮选池的正常操作操作过程期间那些探针上的积聚物。电导探针的最新进展使用监控探针与浮选室/浮选池壁之间电压的反馈。然而,如果积聚物过多以及如果任由积聚物在探针上干燥则这种电导探针也具有问题。在该状况下,积聚物可产生绝缘特征(低介电常数)并且探针将停止起作用。这种不可靠性是昂贵的采矿工序不可接受的。
[0017]目前,采矿业可能会从矿石处理的增强自动化中受益,当前相对较少采用自动化处理。大多数当前采用的工序利用以上例示的技术和器械操作,由于结垢要求操作者经常地监控和清洁仪器。自动化的缺乏以及雇佣易犯错误操作员的昂贵成本导致昂贵的和不可靠的采矿处理。
[0018]本发明的目的是克服或至少改善现有技术中至少一个上面提及的问题,和/或克服或至少改善现有技术中上面未提及的至少一个问题,和/或提供相对现有技术装置、系统和/或方法的至少一个有用的可选方案。

【发明内容】

[0019]根据一个方面,本发明提供了一种用于确定至少一个物质的至少一个特征的传感器,所述传感器包括:至少一个阵列,每个阵列包括带有最近端转换器和最远端转换器的多个声能转换器;控制器:用于控制每个转换器以选择性地处于生成分析信号的生成模式(generat1n mode)或接收穿过一个或更多个物质中的一个或更多个传输和/或反射的分析信号的接收模式(recept1n mode),用于控制所述传感器以执行至少一个阵列的扫描,每个扫描具有多个扫描步骤,使得在每个扫描步骤期间来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个转换器处于生成模式并且来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个其它转换器处于接收模式;以及处理器,所述处理器用于处理从所述控制器、处于生成模式的转换器和处于接收模式的转换器中的一个或更多个接收的一个或更多个信号以便从所述一个或更多个信号确定所述至少一个特征。
[0020]根据另一个方面,本发明提供了一种用于确定浮选池中多个物质中每一个物质的至少一个特征的传感器,其中每个物质包括在浮选池中的一层,其中每层具有至少一个与相邻层的交界面,并且其中每个交界面具有浮选池中的可变高度,所述传感器系统包括:位于浮选池内部之中和/或附近的至少一个阵列,每个阵列包括带有最近端转换器和最远端转换器的多个声能转换器;控制器:用于控制每个转换器以选择性地处于生成朝向位于浮选池中转换器前方的至少一个物质传输的分析信号的生成模式下或接收传输穿过浮选池中多个物质中的一个或更多个和/或从多个物质中的一个或更多个反射的分析信号以产生输出信号的接收模式,以及用于控制所述传感器以执行至少一个阵列的扫描,每个扫描具有多个扫描步骤,使得在每个扫描步骤期间来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个转换器处于生成模式并且来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个其它转换器处于接收模式;以及处理器,所述处理器用于处理从所述控制器、处于生成模式的转换器和处于接收模式的转换器中的一个或更多个转换器接收的一个或更多个信号以便从所述一个或更多个信号确定所述至少一个特征。
[0021]在另一方面,本发明提供了用于确定至少一个物质的至少一个特征的传感方法,所述方法包括:在包括至少一个阵列的传感器中,控制每个转换器以选择性地处于生成分析信号的生成模式或接收传输穿过多个物质中一个或更多个和/或从多个物质中一个或更多个反射的分析信号以产生输出信号的接收模式,并且控制所述传感器以执行至少一个阵列的扫描,每个扫描具有多个扫描步骤,使得在每个扫描步骤期间来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个转换器处于生成模式并且来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个其它转换器处于接收模式,处理从所述控制器、处于生成模式的转换器和处于接收模式的转换器中的一个或更多个转换器接收的一个或更多个信号以便从所述一个或更多个信号确定所述至少一个特征。
[0022]本发明可选实施例的概要
[0023]在一个实施例中,所述控制器进一步适于控制每个转换器以选择性地处于用于生成在所述至少一个物质的一个或更多个内形成空化作用(cavitat1n)的信号的清洁模式,使得如果一个或更多个所述物质已经积累在所述转换器上和/或附近,则所述空化作用从所述转换器上和/或附近去除至少一些所述积累物。对此,信号的脉冲幅值大到足以导致随后导致空化作用的被称为“负压”的现象。如果物质可溶于浮选池的介质(通常为水)中并且如果空化作用的能量足以实现这种溶解,则空化作用可导致物质溶解。如果物质不可溶于介质例如油、润滑脂和结垢中则空化作用可导致物质移动。
[0024]要理解,适于给定任务的控制器包括控制器可编程或可被编程。可在传感器的使用者制造之后进行编程。可选地,可在制造期间执行编程,并且编程例如可包括EPROM芯片等等。
[0025]在另一个实施例中,能由所述处理器接收的一个或更多个信号的其中之一是来自所述控制器或处于生成模式的转换器的指示所述转换器处于生成模式下并生成分析信号的信号,其中,能由所述处理器接收的所述一个或更多个信号的其中之一是来自所述控制器或处于接收模式的转换器的指示所述转换器处于接收模式下并能够接收分析信号的信号,其中,能由所述处理器接收的所述一个或更多个信号的其中之一是来自处于接收模式的转换器的输出信号,并且其中,能由所述处理器接收的所述一个或更多个信号的其中之一是来自处于生成模式的转换器的指示所述转换器正产生振铃的信号。
[0026]要理解,物质的特征可理解为是来自传感器部件的信号的一个或更多个属性。在一些环境下,要理解,物质的所述特征包括来自传感器内不同组件的信号的属性。示例特征例如包括:
[0027]由接收模式下的转换器产生的信号的幅值;
[0028]由接收模式下的转换器产生的信号的频率;
[0029]由生成模式下的转换器产生的振铃信号;并且
[0030]随着来自生成模式下转换器的信号或来自已经产生脉冲(分析)信号的控制器的信号,接收模式下的转换器不产生信号,
[0031]随着由处理器可接收信号的其它属性,其中那些属性指示相应物质的特性。产生特征的物质特性例如包括:
[0032]浮选池中物质的高度;
[0033]池内物质之间交界面的高度;
[0034]物质的密度;以及
[0035]物质的速率/速度。
[0036]在又一实施例中,至少一个阵列的一个或更多个是单直线的转换器。
[0037]在可选的实施例中,所述至少一个阵列的一个或更多个阵列包括至少两条平行直线的转换器,并且其中处于一条直线上的转换器相对于一个或更多条其它直线上的转换器偏置地定位。
[0038]在另一个可选实施例中,所述偏置量为转换器宽度的至少一半。在这种阵列中也可具有四个(4)平行直线的转换器,其中第二直线的偏置可为第一直线转换器宽度的四分之一,第三直线的偏置可为第二直线转换器宽度的四分之一,并且第四直线的偏置可为第三直线转换器宽度的四分之一一一第三和第四直线分别偏置阵列中第一直线转换器宽度的一半和第一直线转换器的转换器宽度的四分之三。这样,可以物质性能的更大精确度和/或测量精度构造转换器的至少一个阵列。
[0039]在其它可选的实施例中,至少一个阵列包括至少一个主阵列和至少一个次级阵列,所述至少一个次级阵列具有与至少一个主阵列的转换器相对地面对定位的转换器。在该配置中,主阵列的转换器可将信号传输至次级阵列中的转换器,反之亦然。这种配置可用于获得特征为确定(或测量)物质特性例如密度和/或速率/速度的信号(或那些信号的属性),但该配置也可用于获得特征为确定浮选池中特定物质高度的信号(或那些信号的属性)。次级阵列也可通过控制器被控制并且提供信号至处理器。可以设想,控制器和处理器通过总线连接于每个阵列,因此传感器可被任意可延伸和构造。在具有相对阵列的实施例中,总线例如可使用带状连接器以便在主次级阵列与控制器和处理器之间传输数据。主次级阵列可安装在适宜的支撑器具上,以便调节(包括精调)主次级阵列的相对位置。
[0040]在又一个实施例中,至少一个主阵列比至少一个
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