模糊自适应滤波γ射线在线矿浆密度计

　　0　引言

　　矿浆密度影响磨矿效率和磨矿生产质量,是选矿生产过程中要监视和控制的重要工艺参数。磨矿工艺过程复杂,环境条件恶劣,γ射线检测一直是在线测量矿浆密度的主要方法[1-2]。每一磨矿循环都有一最佳磨矿浓度,高于或低于此值,磨矿效果都不佳。这就要求矿浆密度监测装置不但要准确测量矿浆密度,而且在矿浆密度发生波动时,要快速跟踪密度变化,为控制系统及时提供反馈信号。不断改进和提高γ射线在线矿浆密度计测量性能,才能适应选矿生产自动化技术发展的需要。

　　1　测量原理

　　γ射线矿浆密度计采用透射式测量方式,测量原理如图1所示。γ射线源发出的γ射线穿过被测矿浆后,被核辐射探测器接收并转换成电脉冲信号,送到计数器进行计数测量。探测器接收的射线强度随矿浆密度而变化,根据监测出的射线强度变化,就可求得矿浆密度。探测器的计数率与射线强度成正比,对探测器输出的脉冲采用数字计数器测出计数率,获得射线强度。若在测量时间T内测得的脉冲数为n,则平均计数率N=n /T,由此求得的矿浆密度值实际是对时间平均的测量结果。

　　由于放射性同位素的统计涨落,射线强度的测量存在统计误差,误差大小与射线强度I、核辐射探测器的有效工作面积S、探测效率ε和测量时间T等因素有关,它们之间的关系可以表示为[3]

式中δn为相对误差。

　　由式(1)可知,在放射源和探测器选定的条件下,测量的统计误差随着测量时间T增大而减小。但是另一方面,如果测量时间T较大,当输入信号变化时,矿浆密度计对输入信号变化响应迟缓,动态误差增大。对于矿浆密度自动控制系统,要求矿浆密度波动时,密度计输出迅速跟踪矿浆密度的变化,而当磨矿过程平稳时,密度计输出的统计波动要小,从而保证良好的控制性能。这就要求测量时间能够适应输入信号的变化,例快密度计的响应速度,然后,要增大测量时间,以便准确地测量出新的矿浆密度。但是,由于矿浆密度变化的不确定性、测量条件的复杂性与多变性,很难通过建立测量时间和密度计输入信号之间的解析关系来确定一种系统的测量时间调节模式,因此在矿浆密度计中采用模糊逻辑进行信号处理,以实现测量时间自动适应被测信号变化的功能。

　　2　模糊自适应滤波γ射线在线矿浆密度计

　　采用模糊自适应滤波的γ射线在线矿浆密度计组成原理如图2所示。

　　由核放射源和核辐射探测器组成参数变换器,实现信号变换。由于在线测量要求实时性强,因此将测量时间T分成k个小的时间单元τ,采用滑动平均法计算计数率[4]。信号处理部分采用模糊逻辑控制,图2中虚线框内部分为模糊自适应滤波器,主要由数字滤波器和模糊逻辑控制器组成。