190820. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés turbulensen áramló folyadékban diffúziós kinetikával végbemenő heterogén átalakulás ellenőrzésére
1 190 820 2 értékére jellemző mérőjelként az átakulás valós idejű közvetett ellenőrzésére hasznosítjuk. Az érzékelést végezhetjük mikrofonnal, illetve testhangmérővel. A közvetlen érzékelés helyett a vibráció érzékelése előnyös például akkor, ha a folyadékhang frekvenciatartománya túlnyúlik a hallható hangok sávján és szükségszerű akkor, ha a folyadék vákuumban van, mert ekkor a hangokat továbbító gázok gyakorlatilag hiányoznak. Az érzékelés hatásosságát meghatározó jel/zaj viszony javítható mesterségesen létrehozott buborékok révén, amikor is például felületaktív anyagot vagy a folyadék hőmérsékletén elgőzölgő por alakú szilárd anyagot adagolunk a folyadékba, vagy abba gázt fúvatunk be. Az érzékelt jelből többféle módon állítható elő a spektrális összetételt tükröző villamos jel. Ennek egyik lehetősége például az, hogy az érzékelt jelet befogadó sepktrumtartományban kiválasztunk egy vonatkozási frekvenciaértéket és így a spektrumot két tartományra bontjuk. Ezek közül egyre és a teljes érzékelési spektrumra, vagy pedig mindkettőre megállapítjuk a hozzájuk tartozó effektiv értékeket vagy átlagértékeket és a kapott két értéket egymással osztjuk. Általában a vonatkozási frekvenciánál nagyobb frekvenciákhoz tartozó spektrumtartományra jellemző adatot osztjuk a teljes spektrumra vagy a másik tartományra jellemző adattal. A felismerés szerint a növekvő hányados a Dturb turbulens diffúziós tényező növekedését jelenti. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módjában az érzékelt jelet az effektiv érték vagy átlagérték képzése előtt spektrálisan formáljuk. Ez a művelet a zajszűrést is magában foglalhatja és lényege, hogy a spektrum egy vagy több tartományában az amplitúdókat módosítjuk, esetleg egy-egy tartományt a spektrumból eltávolítunk. A spektrális formálást végezhetjük például keskenysávú szűrősorral, spektrálanalizátorral vagy A/D átalakítóra kapcsolt számítógéppel stb. A kitűzött feladat megoldására ugyancsak kidolgozott berendezés lényege, hogy soros elrendezésben akusztikus elven működő érzékelő egységet, erősítőt, az érzékelő egység erősített jelét fogadó jelfeldolgozó egységet és számítóegységet tartalmaz, ahol a jelfeldolgozó egység az erősített jelet spektrális tartományokra bontó és kiválasztott spektrumtartományokban a hozzá tartozó effektiv értékeket vagy átlagértékeket, valamint ezek hányadosát meghatározó áramkörrel van kialakítva. A találmány szerinti berendezés jelfeldolgozó egysége olyan áramkörrel is el ven látva, amely az erősített jel spektrális formálására alkalmas. A találmány szerinti berendezés jelfeldolgozó egységében a meghatározási feladatok elvégzésére célszerűen bemeneti szűrőket, mint keskenysávú szűrőket vagy felüláteresztő és aluláteresztő szűrőket, szükség szerint szorzóegységet vagy szorzóegységeket, összegzőt és effektiv értéket vagy átlagértéket képző elemet tartalmazó két soros lánc van, amelyek az R(t) időfüggvényt előállító osztóegységre vannak csatlakoztatva. A szorzóegységek alkalmasak spektrális formálás elvégzésére is. Célszerűen a számítóegység konstansokat, hitelesítő adatokat és valós idejű adatokat továbbító bemenetekkel is el van látva. A találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével lehetővé válik a folyadékokban diffúziós kinetikával végbemenő heterogén átalakulások valós idejű ellenőrzése olyan folyadékok esetében is, amelyek a közvetlen érzékelés számára nem hozzáférhetők. Ezért különösen alkalmas az acélgyártásban felmerülő szabályozási feladatok ellátására, a nyersvas kéntartalmának követésére és a kéntartalom meghatározott tartományba eső értékét biztosító szabályozási műveletek, beavatkozások vezérlésére. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti foganatosítási mód, illetve kiviteli alak kapcsán, példa bemutatásával ismertetjük részletesen. Ennek során a csatolt rajzra hivatkozunk, amelyen az 1. ábra a találmány szerinti eljárás során feldolgozott jel egy példakénti alakja, a 2. ábra a találmány szerinti berendezés blokkvázlata, a 3. ábra a találmány szerinti berendezés jelfeldolgozó egységében alkalmazott áramkör egyik előnyös megvalósítása, míg a 4. ábra a találmány szerinti berendezés jelfeldolgozó egységében alkalmazott áramkör egy másik előnyös megvalósítása. A találmány szerinti eljárást különösen előnyösen az acélgyártásban lehet hasznosítani. A feladat például az öntés optimális időpontjának meghatározása és ennek céljából annak követése, hogy az indukciós keveréssel turbulens áramlásban tartott acélolvadékba szórt szemcsés ötvöző anyag milyen mértékben oldódott fel, mivel egy adott, például 99%-os oldódási szint esetén az öntés már megkezdhető. Az oldódás diffúziós kinetikájú folyamat. Az áramlást kísérő hangjelenséget az acélolvadékot befogadó üst fedelének fémköpenyére erősített testhangmérővel a 16kHz-ig terjedő frekvenciákig mérjük. A méréssel kapott spektrumból először kiszűrjük az indukciós keverő áramátalakítóján keresztül bejutó nagyenergiájú hálózati frekvenciás, tehát 50 Hz-es zajokat, amelyek elnyomják a hasznos jeleket. Ehhez például a 100 Hz alatti frekvenciákat levágjuk. így egy adott időpillanatban az 1. ábra szerinti y = y(x) függvényt kapjuk, ahol y az amplitúdó, x a frekvencia, f = 100 Hz a spektrum értékelésének alsó, F = 16 kHz a spektrum értékelésének felső frekvenciája és H = 5 kHz a vonatkoztatási frekvencia, amely időben változó effektiv értékekkel jellemzett Tj és T2 tartományokat jelöl ki. Az eljárás lényege az egyes t; időpontokhoz tartozó y = y(x, t,) függvények elemzése és az elemzés alapján adódó változások értékelése. Az elemzéskor például úgy járunk el, hogy ekkor megállapítjuk az y = y(x, t,) függvénynek a 100 Hz és az 5 kHz közötti Tj tartományra vonatkozó I, effektiv értékét, és a teljes, tehát a 100Hz-töl a 16 kHz-ig terjedő frekvenciákat felölelő spektrumra vonatkozó I2 effektiv értékét. A két effektiv érték Ii/I2 hányadosa az R(t) időfüggvény. Mivel a Dturb turbulens diffúziós tényező és az R(t) időfüggvény közötti átviteli függvényt előzetes mérésekkel már meghatároztuk, így a Dturb turbulens diffúziós tényező pillanatnyi értéke számítható. Ennek a be-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
