專利名稱：測量沉積物的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到檢測沉積物沉積量的方法和裝置，特別是涉及測量在難以進行人工觀察的區域內的沉積物沉積量的方法和裝置。
這種技術對于已污染的工業用水中的沉積物的沉積量的監測是非常有用的。若舉例來說，它可以用在冷卻水回路，蒸發水循環回路，以及制紙漿機械中。它還可以用在煙垢堆積的檢測中。在這些例子中，這類方法和裝置均需要以適當的劑量使用一種或是多種控制沉積物的組合物。
然而，在許多工業處理過程中，難以獲得在表面上的沉積物的沉積信息。在這兒，沉積物可以是在諸如蒸發冷卻塔，水蒸發器，或是造紙工業中的機械等等的機械中的微生物聚集地，也可以是無機材料的沉積物(附著物)，或是在造紙的循環處理過程中的膠脂，染料等等產生的沉積物。
一種通過設置一個沉積物可以沉積在其上形成薄層的表面，然后周期性地將該表面轉移到可以進行觀察的區域以測量沉積物的量的技術，已經是已知的。這類系統中的一個已公開在US-A-5,155,555中(NalcoChemical Company)。
另一種可用的檢測方式是用壓電晶體材料，測量在晶體承受電激勵時的共振頻率的變化，從而測量其濕度變化。這類系統中的一個已公開在US-A-4,562,725中。因濕度變化而導致的晶體性質的這種變化，對于水侵入晶體而作用時是非常好的，但在監測僅包含有少量的水的沉積物時，這一作用被認為是不適合的。
DD-A-2,52872公開了另一種方式，它可以用在已預知大多數沉積物為固態沉積物的場合。它是通過測量蒸發器的懸臂梁支承體上的彎曲應變的方式，測定蒸發器中的冰的沉積量，進而開始蒸發器的除霜過程。
在GB-A-1087475和US-A-4553137中，公開的是測量飛機上的冰的沉積量的檢測器，它具有位于會產生冰沉積的區域中的檢測探頭的暴露部分，而且還利用磁致伸縮效應驅動探頭作縱向振動，以測量冰的沉積，該效應是冰附著在探頭上時產生的探頭的振動共振頻率的變化的函數。
GB-A-2227316公開了一種灰塵檢測器。它是使灰塵沉積在用振動器驅動回路的壓電晶體上，由于落在晶體上的灰塵量會影響到驅動器的振動，使振動器的頻率變化，因此若測量振動器頻率的變化，就可獲得當前灰塵的量。
本發明的一個目的就是提供一種可以測量在工業機械的表面上的沉積物的沉積量的組件，而不需要用肉眼觀察沉積物。
本發明的另一個目的就是提供一種通過簡單的響應傳感器的質量變化，而不需要設置驅動傳感器振動的組件就可以測量沉積物的沉積量的傳感器。
因此，本發明的第一個方面是提供了一種測量沉積物沉積量的方法，包括設置伸出進入在會出現沉積物的區域中的細長的探頭，在伸出部分上無沉積物時使探頭相對于樞軸點平衡，使沉積物沉積在所述探頭的伸出部分上，測量附著在探頭上的沉積物在探頭上所產生的不平衡將導致撓曲元件的撓曲，并且是由撓曲元件上的應變片的變化量測量在所述樞軸點處的所述的伸出部分的橫向撓曲，測量作為在探頭的伸出部分上的所述沉積物的沉積量的指示參數的所述探頭的質量的變化量。
本發明的另一個方面是提供了一種在工業機械中測量沉積物的沉積量的傳感器，包括一個具有將其遠端伸出進入在機械的將要進行測量的區域中細長的探頭，用于所述探頭的樞軸支承體，設置成當所述探頭相對于所述樞軸支承體樞軸轉動時會產生撓曲變形的可撓曲變形元件，至少一個用于測量所述可撓曲變形元件響應于探頭和附著在其上的沉積物的重量變化的撓曲變形的應變片，以及用于監測機械連續運行時的該撓曲變形的組件。
本發明的又一個方面是提供了一種在運行過程中會產生沉積物沉積的、包括一個用于測量所述沉積物的沉積量的傳感器的工業機械，而且所述傳感器包括一個安裝在機械的將會有沉積物沉積的區域中的細長的探頭，將所述探頭相對于機械彈性安裝用的組件，它用以使探頭可以響應機械的固有振動以相對于基準位置角位移的方式振動；用于監測探頭響應所述機械振動的振動的組件，用于測定作為探頭和附著在其上的沉積物的組合體的共振頻率的特征參數的所述振動的頻率的組件。
為了能更好地理解本發明，下面參考附圖以例舉方式下面進行介紹。


圖1為造紙機械的示意性側視圖，其中以舉例方式示出了本發明的檢測方法和裝置的使用情況。
圖2為根據本發明的傳感器的第一實施例的部分剖開了的側視立面圖。
圖3示出了用于消除在傳感器輸出信號中的機械振動的影響的輸出回路的一部分。
圖4為根據本發明的傳感器的第二實施例的剖面圖。
圖5為表示圖4中的傳感器的安裝膜片的示意圖。
下面參考附圖，以舉例方式說明如何用本發明監測在造紙機械中因紙漿和帶有微生物膜的其它顆粒的沉積產生的沉積量，但這僅是本發明可以應用的一個方面。正如上所述，本發明還可以應用到許多其它的領域。
可以使用本發明的方法和裝置進行沉積物檢測的環境條件要求，并不是苛刻的，因此如圖1所示，用其在造紙機械中的簡單應用來說明本發明是十分合適的。
而且，雖然在本發明的說明中，是通過檢測在造紙機械中的微生物膜沉積物的沉積量來進行沿生產線控制的，且這一控制是根據本發明的方法和裝置給出的信號進行的，但應該注意到，還可以利用本發明所給出的結果，實施其它方式的沿線控制。比如說，在用探頭檢測蒸發水回路或是蒸發水冷卻裝置中的附著物的沉積量時，可以響應本發明的處理方法和裝置給出的信號進行沿線控制，比如說可以向水中添加用于分散和/或抑制附著物的沉積用的組合物。而且，在用探頭檢測煙筒中的煙垢沉積量時，其后續控制可以包含周期性的定時進行除灰操作，或是添加煙塵分散用的組合物，等等。本發明可以應用到任何需要用探頭測量在一定時間里的沉積物沉積量的工業應用領域。
下面以附圖中的造紙裝置為例進行說明。圖1示出了在位置3處向金屬絲篩5提供紙漿懸浮液的流漿箱1，金屬絲網5被引導通過由位于區域2上面的金屬絲網支承滾筒7和9限定的沉積區域，同時水和細小的紙漿顆粒由位于金屬絲網上的成型紙幅區11中最終落下匯集到絲網槽13中，隨后通過泵15和循環管17，將落入絲網槽13中的回收液體循環送入流漿箱。
然后，成型紙11被送入壓榨區域3，用壓榨輥19除去其中的水分。
眾所周知，有許多組分往往會沉積在流漿箱的區域1中，而且往往會在流漿箱1的出口處形成很厚的沉積物，沉積物還會出現在濕紙漿開始其脫水處理的區域2的金屬絲篩的水平運行的下側區域，以及壓榨區域3處。
在這三個區域的紙漿顆粒和沉積物的沉積，可能會使造紙過程受到擾亂不能平穩的進行，因此人們希望能夠用將一種或是多種控制用組合物添加到將要投放到流漿箱1中的濕紙漿中的方式，即利用化學處理方式來控制沉積物的沉積。然而，這些處理用化學物質的劑量如果過多，便會損害成型紙11的質量，而且會造成不必要地使費用上漲；但如果平均劑量不足，在流漿箱和脫水區域的內表面仍會使形成的沉積物的沉積到一定程度呈碎片狀剝離下來，這不僅會造成紕點，而且有時還會在成型紙11上形成孔洞。因此，能否在所有的時間里控制沉積物的沉積，使其既能不使沉積過厚，又可以使其抗沉積的化合物的平均劑量不至于過大，是非常重要的。
為了檢測沉積物的沉積，我們認為可以在造紙裝置的某一區域，比如說在脫水區域2，插入至少一個類型如圖2所示的傳感器。
圖2示出了這種傳感器的第一實施例。它包括一個呈不銹鋼管形狀的細長的探頭30，該探頭通過在探頭的重心處的轉軸軸承32安裝在安裝主體部分31上。在圖中，探頭在軸承32的左側部分的長度被縮短表示了，而在軸承的右側的部分以全長形式示出，而且在其一端還具有一個平衡塊33，以確保當探頭30在沒有外部沉積物附著時，可以相對于在靠近管子一端的軸承32嚴格平衡。當探頭30的左側暴露部分積有沉積物時，這一部分會變的較重，并使探頭的左側較低。
軸承由在位置35處焊接在承載盤36上的內側桿34支承著，而承載盤36與后殼體部分37形成為一體，在后殼體部分37中裝有電連接件和傳感器輸出回路的部分組件。
后殼體部分37的相對側具有一個整體伸延的凸緣38，蓋39通過螺栓40固裝在凸緣38上。類似的，安裝主體部分31用擰緊在安裝主體部分31的端部凸緣42上的安裝螺栓41固裝在承載盤36上，使其與后殼體部分37的承載盤36相接。
在管形探頭30的重心周圍，即在軸承32的同軸位置處，是一個外側密封組件43，后者用于防止在探頭30左側部分周圍的環境中的物質，侵入到安裝主體部分31的內部。
上下調節螺栓44和44’分別通過螺紋嚙合方式，可擰入構成探頭30的不銹鋼管的管壁，并對準上下彈簧片45和45’的末端部分，而后者分別通過上下安裝組件46和46’支承在內桿34上。
在安裝主體部分的右側端部處的后殼體部分37中，有兩塊印刷電路板47和48，他們分別通過螺紋嚙合方式，由可擰入在承載盤36中的一組安裝柱螺栓49支承著。印刷電路板上載有必需的、如圖中標號50所示的電路元件，以構成傳感器輸出回路。
將輸出信號通過用蓋39與后殼體部分37形成防水密封的管道51傳遞到外部控制單元，以便有效控制各種抑制或控制沉積物沉積的組合物的劑量。
每一個彈簧片45和45’均在各自的彈簧片上帶有測量撓曲應變的應變片(未示出)，從而可以測量探頭相對于水平位置的位移幅度(即在二彈簧片中的這一個或是那一個上的撓曲應變)。例如如圖2所示，當探頭沿反時針方向傾斜時，調節螺栓44’將使彈簧片45’的左側端向上偏移，從而使在與彈簧片45’相關的應變片上產生應變。
如假定上側調節螺栓44以經被適當調整，使其正好接觸到上側彈簧片45的左側末端，那么下側彈簧片45’的彎曲增加，與上側的彈簧片45的彎曲略微緩解同時發生，這可以用于信號的確認。在探頭30的平衡并不精確時，這是特別合適的，因為為了使探頭在沒有沉積物附著時保持為水平位置，上側彈簧片45必然會有微小的殘余撓曲。
很明顯，以螺栓44和44’為一端以軸承32為另一端之間的距離，要遠小于探頭30的伸入到預期會形成沉積的區域(向左側)中的總長度，所以當在探頭30的伸出部分形成有沉積物時，該沉積物相對于軸承32的轉動軸的平均力矩臂，將比探頭上的由彈簧片45和45’向相關調節螺栓44和44’施力的點處的力矩臂大的多。因此由于在螺栓44處的力臂短得多，在軸承32的軸的左側的沉積物作用力對總力矩的影響會加大。這一力的放大作用，將使在探頭30的伸出部分上的較少的沉積物施加在彈簧片45和45’上時作用力被放大，從而使得這種探頭特別適用于測量較少量的沉積物。
而且，彈簧片45和45’的撓曲度代表著它們承受的由于調節螺栓44和44’施加的力產生的明顯的的撓曲變形量，所以由撓曲變形了的彈簧片45和45’上的應變片產生的信號，為可以以毫安進行計量的易于測量的輸出信號。
該系統的工作機理是，當沒有沉積物附著時可自由樞軸轉動的探頭處于靜平衡，并且它由于沉積物的形成作樞軸轉動(基本上沒有探頭的撓曲變形)，從而使彈性元件由于沉淀物的作用而產生撓曲。
應該記住，如圖2所示的探頭30的自由樞軸式安裝，對于減小各種常規機械振動對這種傳感器的影響是非常重要的，而且對于如圖3所示的回路的作用也是有益的。該回路包括與測量電橋61的相對端相聯結的放大器60，這樣，電橋上的不平衡量將導致放大器輸入端的不平衡，這個差在放大器輸出點62處被放大了。該輸出信號被直接輸入差分放大器63的一個輸入端，同時該輸出信號還將通過由電容器64和電阻器65構成的RC回路抽頭取出，從而將由第一放大器60的輸出信號中的瞬態分量輸入到差分放大器63的第二輸入端，在這兒，其穩態分量被減小到零。因此，由于差分放大器的輸出為兩個輸入信號的差，所以消除了瞬態分量，而只留下穩態分量。在實際上，這種回路對信號中的振動響應(瞬態)分量的衰減可達-80db。
在該傳感元件的一種最佳形式中，探頭還可以與以分析元件形式的變換器相關聯，后者可以響應沉積物的組成成分而動作。這種分析元件可以，比如說，安裝在探頭的外側。這時，這種輔助分析元件作為沉積物檢測傳感器，它不僅可以檢測沉積物的量，而且還可以檢測沉積物的性質(生物的，無機物的，…)，從而可以對于要控制其增長的沉積物的主要成分，適當的調整要送入流漿箱1中的沉積控制用的化合物。
因此，在本發明中，傳感器中的印刷電路板47和48中的一個，還可以與該分析元件相連接。
比如說，這種分析元件可以是其電壓差分量響應沉積物的化學作用的元件，也可以是其電容量響應沉積物的性質而變化的元件，還可以是響應所需的生物氧量的元件。
由各印刷電路板41和43引出的輸出線可以與多插針聯結器(未示出)中的適當插針相連接。
如圖2所示的傳感器適用于許多種環境，然而當只會有少量沉積物沉積時，利用改進型探測頭，其中的懸臂梁式探頭30向外延伸(向如圖2所示的右側)，則更好些，因為這樣可以使應變片33位于更靠近探頭30的中點附近的位置，形成當沒有沉積物附著在傳感器探頭的左半部分上時處于基本上平衡的結構。在這種情況下，當沉積物沉積在探頭的左側部分時，由應變片產生的信號將不再平衡，而且在探頭的左側部分沉積量的增長的影響將更顯著地由零信號中分離出來。
探頭還可以以相對于如圖2所示的基準位置產生角位移的方式振動，以響應被測機械的整體機械振動；以及被測探頭的共振頻率，表示探頭上的沉積物的沉積量，作為隨探頭的共振頻率的變化而變化的一個振動函數(表示探頭相對于軸承32的支承點的慣性矩)。這種傳感器的形式所依據的事實為，探頭質量的變化，特別是遠離探頭的安裝點(樞軸點)的沉積物的質量構成，將導致探頭的慣性矩變化，進而導致探頭的固有振動頻率(共振頻率)的變化。探頭的振動可由普通的機械振動激起(需要的話，也可以由特定的振動器激起)，隨后探頭將會很自然的在其固有頻率下振動(該固有頻率隨質量的變化而變化，這就象在一組金屬調諧音叉中適當的選擇了一個一樣，每個音叉按它自己的固有頻率音調振動，而且該音調不同于該組音叉中的其它音叉的音調)。
利用造紙機械的固有振動，便可以不再在傳感器上附著使用諸如機械振動器之類的可動部分，而且同時還可以利用由探頭30的固有(共振)頻率中分離出來的信息，測量梁和附著在梁上的堆積物的質量。彈簧片45’上的應變片給出的信號，是一個響應振動的正弦變化的信號，而且該信號可以由振幅和頻率兩個方面進行分析。在實際上，它響應在造紙機械的脫水操作區域的，比如說由于金屬絲網驅動機械和支承滾筒的運行所產生的固有頻率下的振動，梁就象是在自己的固有頻率下振動一樣，所以需要對信號進行測定，以確保該測量到的頻率是基本的固有頻率，而不是其諧波。
如上所述，在采用振動型探頭的例子中，沉積物離安裝點(樞軸點)越遠，在其振動的固有頻率的變化就越大。
類似地，在固定型探頭的例子中，沉積物的沉積遠離樞軸點時，所導致的探頭相對于其靜止位置偏移的轉動力矩所受的影響，要比沉淀物靠近樞軸點時的大得多。探頭的這種延長特性，使得它可以測量遠離探頭樞軸點，的沉積物。
在某些情況下，沉積物的沉積的趨勢會比其它情況下更大，而且在某些機械中，有比其它機械供更長的探頭使用的空間。因此可以對探頭的長度作適當調節，以使探頭象是為特定的機械定制的一樣。這種調節可以用具有可變長度的單一探頭來實現，也可以提供一系列的探頭選擇一個適當的與不同的被測機械的特性相適配的探頭來實現，而后一種形式更好些。
一種圖2所示的傳感器的可行的變型結構，是使兩個彈簧片45代之以作為一開關系統的彈簧觸點而工作，以使其工作在共振響應模式下，從而當被測機械振動時，在這兒是造紙機械振動時，隨著探頭相應于它的樞軸點32振動(響應于在機械運行時，暴露在會產生沉積物沉積的探頭左側部分上的質量增加)，上下側彈簧片45和45’將交替的與上下調節螺栓44和44’相接觸。如果調節螺栓彼此分開的足夠遠，便可以使在任一時間都僅有彈簧片45和45’中的一個與調節螺栓相接觸。顯然，當探頭輕微地沿反時針方向傾斜時，上側調節螺栓44將不與彈簧片45相接觸，而下側調節螺栓44’與彈簧片45’相接觸；當探頭沿順時針方向傾斜時，上側的調節螺栓和彈簧板44和45’相接觸，下側的調節螺栓和彈簧板44’和45’不相接觸。在這兩種狀態之間的變換頻率可以被測量，并可以被認為是探頭30它的平衡重物33和附著在探頭30上分布的沉積物的沉積量的組合體的共振頻率，由于探頭30(不包括沉積物)和平衡重物33是相對于軸承32精確平衡的，所以任何不平衡都是由探頭30上的沉積物產生的，而且其大小與組件30，33的共振頻率相關。
探頭的另一個實施例如圖4的示意圖所示。在這兒，探頭70也呈中空的不銹鋼管的形狀。在這個例子中，探頭的固定組件為一個十字型的膜片72，該膜片的側視圖如圖4所示，前視圖如圖5所示。膜片72的四個翼中的每一個均有一個可插入安裝螺栓76的孔洞74，從而可將膜片的翼的端部固裝在安裝主體78上。類似地，安裝膜片的中心有一個可插入安裝柱螺栓81的孔洞80，而且后者最好位于探頭70的實體的近端部處，在十字型安裝膜片72的各翼上的張力可使探頭70在靜置狀態下基本上保持為水平。應變片82和82’分別設置在安裝膜片72的上下垂直翼84和84’上，用于提供信號。當探頭沿反時針方向傾斜時(探頭70的遠側端下降)，翼84和84’將撓曲變形，用應變片82測量應變量的變化，并將代表著施加在探頭上的荷載的信號由聯結導線86和86’引出。
如果應變片82設置在膜片的相對較短的翼84上，從而靠近在探頭70的中空(左側)伸出部分和直到膜片右側的平衡塊實體部分之間的膜片安裝點處時，由于沉積物的力矩可以用翼84的撓曲變形的過余量來平衡，這一過余變形量高于當未受載的探頭70用膜片支承時產生的變形，所以當在探頭70上有一薄層沉積物時，沿探頭70均勻分布的沉積物的力的作用，即由沉積物的質量產生的力的作用將被放大，并由應變片82和82’產生相應的電輸出信號，這一信號可以方便地用毫安計量讀取。在這兒也產生了力的放大作用，它來源于探頭70的較長的力矩臂和膜片翼84的較短的長度。
如圖4所示的探頭的實施例，在探頭基本上不產生自身的撓曲變形的這一點上，其安裝上與如圖2所示的實施例相類似，只是在這兒，在無沉積物時的安裝呈靜態平衡結構，而且探頭具有伸出到沉積物沉積的區域中的部分，并且應適當安裝，以使撓曲應變承受元件的撓曲，隨分布在伸出部分上的沉積物產生的探頭不平衡量的變化而變化。
膜片72的水平翼僅僅用于增強探頭70的安裝，在探頭由于沉積物荷載而增加了探頭的重量時，這些水平翼并不撓曲。然而，在機械產生沿水平方向的振動時，它們也可能會撓曲，因此，如果在這些水平翼上也附著有應變片，還可以利用該振動響應撓曲來測量帶有沉積物的探頭70組合體的共振頻率。
在這一特定的實施例中，還可以設置帶有聯結導線90的輔助傳感元件88，如上所述，該傳感元件可以用于檢測探頭上的沉積物的性質。
本發明的方法和裝置的另一個實施例，為在振動測量時的兩種探頭的變型實施例。在這兒，一個用于使探頭開始振動的振動器包含在探頭安裝組件中，從而可以用如圖2所示的或是如圖4所示應變片，也可以用上述的、作為如圖2所示探頭的變型實施例的可按開關轉換實施方式，來監測振動的幅度或是振動的共振頻率。
探頭30的圓剖面可以確保在安裝在被監測設備的壁40上時的探頭的無障礙正常定向，這是因為對于圓筒形狀的探頭而言，相應的彎曲對所有的定向方向均是相同的。
圓筒形狀的探頭，對于沉積物的全方位的沉積的場合是特別適用的。比如說在水檢測系統中，沉積物就是由環繞著探頭的水中沉積下來的。在其它場合下，也可以為適應安裝探頭的位置處的特定的幾何條件，或是適應于已知的沉積物的來路方向，適當的改變細長的探頭的橫剖面形狀。比如說，在煙垢監測場合，最好使探頭臂端處的形狀呈板狀或是船槳狀，因為在這兒，板狀或是船槳狀具有與沉淀物的來路方向大體相垂直的平面，從而可以接受到盡可能多的沉積物。
根據所要檢測的環境的需要，還可以取除圓形和板狀之外的其它的橫剖面形狀。
正如上所述，相應于傳感器的輸出而進行控制的沿生產線操作，可以為許多種不同的操作，而且用于控制的同一種方法，在實際控制時也會有許多種變型。
傳感器的輸出的第一種可利用的形式是，顯示出信號，且操作者可以判斷以改變沿線操作的進行速度(比如說，在造紙機械中改變含有抗生物膜生長的組合物的投放劑量的速度)，從而可以響應于表示沉積物的量的顯示信號給出的信息，使運行保持在最佳狀態。這種系統可以稱為是一種半自動控制系統。
第二種基本的控制形式可以是一種自動控制形式，它可以直接根據傳感器的輸出進行泵的速度控制或是排出量控制，從而，比如說，改變泵的速度或是其排出量來以改變投放劑量的速度。這種系統可以僅僅響應沉積物隨時間的實際沉積量，而且能夠根據其沉積物的總體沉積量隨時間變化的有效的曲線圖反映的控制工況，反作用于沉積物的控制。
第三種是一種更智能化的自動控制方式，控制器可以確定沉積物的信號的總的變化趨勢，判斷其增加的速度是在加快還是在減慢，從而能夠在沉積物的沉積速度加快時更顯著地增加劑量的投放速度，在沉積物量的沉積速度減慢時減少劑量的投放速度。這種系統可以預先確定沉積物沉積量，從而在某種程度上，可以預先作出反應，這比到時候再反應要好些。
“智能”型自動控制方式的另一種變形是將上述的第二和第三種控制方式組合起來，也就是說，使一部分控制操作響應真實的沉積物沉積，而另一部分響應沉積物的變化趨勢，比如說可以將實際的變化速度和“預期”的變化速度相比較而進行操作。
可以用于上述的第三和第四種“智能”型控制方式的硬件，可以依靠可編程控制器(plc)，通過軟件編程，便可以對沿線(例劑量投放)操作進行適當的控制。
如果將若干天的應變片輸出繪制成曲線圖，則可以看出，需要兩三天信號才會變的明顯(即才會出現可估價的沉淀物疊積量)，隨后信號將逐步上升到某一平穩段，表示需要在控制過程中采用修正操作來減小沉積物的沉積量。
權利要求
1.一種測量沉積物沉積量的方法，其步驟包括設置伸出進入會出現沉積物的區域中的細長的探頭(30；70)；在伸出探頭部分上無沉積物時使探頭相對于樞軸點(32；72)平衡；使沉積物沉積在所述探頭的伸出部分上；在所述樞軸點檢測探頭的伸出部分的測橫向撓曲，給出了作為在探頭的伸出部分上的所述沉積物的沉積量的指示參數的所述探頭的質量的變化量；其特征在于附著在探頭上的沉積物在所述探頭上所產生的不平衡將導致撓曲元件(45；84)的撓曲，并且由撓曲元件(45；84)上的應變片的變化量檢測所述的伸出部分的橫向撓曲。
2.一種如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的探頭的檢測是由探頭的靜態力矩測量實現的。
3.一種如權利要求1所述的方法，其特征在于探頭(70)按懸臂梁方式安裝，而且通過測量懸臂梁安裝組件(72)上的應變測量探頭的質量變化的。
4.一種如權利要求1所述的方法，其特征在于通過監測探頭的橫向振動的幅度來測量沉積物的量。
5.一種如上述的權利要求中的任一個所述的方法，其特征在于通過監測所述的探頭響應將會出現沉積物的區域中的固有機械振動的橫向振動和檢測探頭的固有橫向振動的頻率，來測量所述探頭的質量，以通過檢測該振動的共振頻率來測定探頭和沉積物的組合質量。
6.一種在工業機械中控制沉積物沉積量的方法，其特征在于它包括用如上述的權利要求1到5中的任一個所述的方法測量沉積物，而且還包括響應于檢測到的質量變化來控制抑制沉積物沉積的組合物的投放劑量的步驟。
7.一種如權利要求6所述的方法，其特征在于它還包括選擇將要添加到所述區域的若干種抑制沉積物沉積的組合物中的一種的步驟，并且包括提供可以測量探頭上的沉積物的性質的傳感器(88)，以及選擇對于已鑒定出性質的沉積物最有效的所述抑制沉積物沉積的組合物的步驟。
8.一種如權利要求6所述的方法，其特征在于它還包括顯示代表著檢測出的所述探頭的質量變化的信號的步驟，以及響應于所顯示出的信號調整所述組合物的投放的劑量的步驟。
9.一種如權利要求6所述的方法，其特征在于它還包括測量沉積物隨時間的變化速度的步驟，以及比較測量到的變化速度和預期的變化速度，以根據沉積物隨時間變化速率的加快或是減慢而調整增減投放的劑量的步驟。
10.一種如權利要求6所述的方法，其特征在于至少部分地根據測量到的沉積物的量直接控制投放劑量的速度。
11.一種在工業機械中測量沉積物的沉積量的傳感器，包括一個具有一個近端和一個遠端的細長的探頭(30；70)，而且該探頭適合于將其遠端安裝在機械的將要進行監測的區域中；用于所述探頭的樞軸支承體(32；72)；設置成當所述探頭相對于所述樞軸支承體樞軸轉動時會產生撓曲變形的撓曲變形元件(45；84)；其特征在于至少一個用于測量所述可撓曲變形元件(45，45’；84)響應于探頭和附著在其上的沉積物的重量變化的撓曲變形的應變片(46，46’；82，82’)；用于監測機械連續運行時的該撓曲變形幅度的組件。
12.一種如權利要求11所述的傳感器，其特征在于所述樞軸支承體(72)與所述探頭(70)的近端相接近，并且包括有帶有應變片(82，82’)的所述可撓曲變形元件(84)。
13.一種如權利要求12所述的傳感器，其特征在于所述可撓曲變形元件(84)是一個膜片。
14.一種如權利要求13所述的傳感器，其特征在于所述膜片呈十字型，探頭(70)安裝在十字臂的交叉點處，并通過在十字臂的端部(74)的固定而使本身得到支承。
15.一種如權利要求11所述的傳感器，其特征在于所述探頭(30；70)的橫剖面是圓筒型的。
16.一種如權利要求11到15所述的傳感器，其特征在于還包括一個適合于固定在要被監測的機械外壁(36)上的安裝主體(31)；在所述安裝主體上以樞軸方式支承著所述探頭(30)的軸承組件(32)，探頭(30)橫向伸出到安裝有安裝主體的所述壁(36)的地方，所述可變形元件(45)與可樞軸轉動的探頭的靠近軸承組件的部分(44)適當接觸，以使撓曲元件響應于探頭的樞軸轉動而撓曲變形。
17.一種如權利要求11到15中任一個所述的傳感器，其特征在于它還包括用于使探頭以相應于基準位置以角振動的方式振動的安裝組件，和用于測量安裝組件的瞬態應變的組件，而且安裝組件可用于測量探頭和附著在其上的沉積物的振動特性。
18.一種如權利要求11到15中任一個所述的傳感器，其特征在于它還包括由與所述若干個應變片相連接的電橋(61)構成的回路(50)，以提供與探頭的撓曲變形直接相關的輸出信號。
19.一種如權利要求18所述的傳感器，其特征在于包括安裝在所述回路上的印刷電路板(47，48)，所述印刷電路板附裝在安裝主體內；所述印刷電路板用的聯結器，用于接收至少一個應變片給出的信號并將輸出信號通過防水聯結器(51)送出到所述安裝主體(31)的外部。
20.一種如權利要求18所述的傳感器，其特征在于所述回路包括在第一輸入端(+)接收所述電橋(61)給出的失衡信號，在第二輸入端(-)接收已將所述失衡信號中的靜態分量衰減掉了的所述失衡信號的變換后的信號的差分放大器(63)，這樣，在所述差分放大器的輸出信號中的瞬態信號已經被衰減，從而可以抑制在應變片信號中的振動的影響。
21.一種如權利要求20所述的傳感器，其特征在于所述失衡信號中的變換后的信號是通過用于衰減信號中的靜態分量的電阻-電容回路(65，64)，輸入差分放大器的第二輸入端的。
22.一種如權利要求20所述的傳感器，其特征在于它還包括用于在分別將信號輸入差分放大器的所述第一(+)和第二(-)輸入端之前，放大由所述電橋(61)給出的失衡信號的放大器(60)。
23.一種在運行過程中會產生沉積物沉積的、包括一個用于測定所述沉積物的沉積量的傳感器的工業機械，而且所述傳感器包括一個安裝在機械的將會有沉積物沉積的區域中的細長的探頭(30；70)；其特征在于將所述探頭相對于機械彈性安裝用的組件(32；72)，用以使探頭可以響應機械的固有振動以相對于基準位置角位移的方式振動；用于監測探頭響應所述機械振動的振動的組件(46；82)；用于測定作為探頭和附著在其上的沉積物的組合體的共振頻率的特征參數的所述振動的頻率的組件。
24.一種如權利要求23所述的機械，其特征在于所述的用于監測振動的組件包括開關觸點，該開關觸點在振動過程中可以響應探頭的運動變化而接合或是斷開。
25.一種如權利要求23所述的機械，其特征在于它還包括檢測所述沉積物性質的組件(88)，以給出作為沉積在探頭上的特定物質的特征參數的信號。
26.一種如權利要求23所述的機械，其特征在于所述機械是冷卻水循環系統，或是鍋爐水系統，或是造紙機械。
27.一種如權利要求23到26中任一個所述的機械，其特征在于所述細長的探頭的長度是可調節的，從而可以改變附著在探頭上的沉積物作用在所述探頭上的力矩或是慣性矩。
全文摘要
一種用于測量在諸如造紙設備等等的機械中的沉積物沉積量的傳感器，它包括安裝在安裝主體(31)探頭(30)，以及至少一個用于測量撓曲應變的應變片，該應變片設置在當探頭響應探頭和附著在其上的沉積物沉積量的總和質量而失衡時會產生應變的可撓曲變形體上。本發明的方法可以利用所產生的信號控制沉積物控制用的組合物的施加。還可以利用輔助傳感器(88)檢測其重量已由應變片測量出了的沉淀物的性質。
文檔編號G01G1/24GK1158162SQ95194454
公開日1997年8月27日 申請日期1995年7月25日 優先權日1994年8月2日
發明者M·默庫索特, G·德克勒克 申請人:貝茨迪爾伯恩有限公司