引言

　　介質充填率(指球磨機靜止時磨礦介質鋼球體積占磨機筒體有效體積的百分比)、料球比(指被磨物料密實體積占球磨機內介質中空隙體積的比例(用小數表示))和磨礦濃度(指球磨機內物料重量占礦漿總重量(物料+水)的百分比)是球磨機負荷檢測和控制中研究的三個主要參數。這三個參數間接地反映了球磨機的負荷(包括球負荷、物料負荷以及水量的各自數值)，能否準確地檢測出球磨機的負荷是整個球磨機優化控制成敗的關鍵。

　　本文將設計一種基于多傳感器信息融合的球磨機負荷檢測系統，使能夠準確地檢測出球磨機的內部負荷參數：介質充填率、料球比和磨礦濃度。最終根據需要來調整介質加入量、給礦量及給水量，從而實現球磨機優化實時控制的目的。

　　1 系統總體設計

　　所謂多傳感器信息融合就是充分利用多個傳感器資源，通過對這些傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多個傳感器在空間或時間上的冗余或互補信息依據某種準則進行組合，以獲得被測對象的一致性解釋或描述，使該信息系統由此獲得比它的各組成部分的子集所構成的系統更優越的性能。根據處理對象層次的不同，可分為:數據(像素)級融合、特征級融合和決策級融合。

　　本文采用三因素(聲響、振動和有功功率)檢測方法，分別通過聲音傳感器、振動加速度傳感器和有功功率傳感器進行球磨機外部響應信號的數據采集，經信號處理后提取這三個參數。為了保持盡可能多的現場數據，可將全部傳感器的觀測數據融合，且這三個傳感器是同質的(傳感器觀測的是同一物理現象)，所以可以在數據層進行信息融合，以便獲取充分多的球磨機外部響應信息。最后通過融合算法間接地識別球磨機內部負荷參數(介質充填率、料球比和磨礦濃度)。

　　2 設計步驟

　　(1)球磨機三個外部響應信號的數據采集

　　球磨機聲響信號的采集電路由傳聲器、前置放大器及信號放大電路、抗混疊濾波器、A/D轉換器、微處理器處理部分等組成。聲響信號采集電路如圖1所示：

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　　圖1聲響信號采集電路

　　球磨機運行時，鋼球、物料與滾筒之間，鋼球之間，鋼球與物料之間產生的撞擊造成球磨機振動，這些撞擊傳遞到球磨機滾筒裝甲上，并沿著筒體和軸承傳播開來。因此，在球磨機的軸承上即可測出球磨機滾筒的振動特性，因此采用安裝在軸承上的壓電式加速度傳感器來檢測球磨機的振動。球磨機振動信號采集電路包括加速度傳感器、電荷放大器、信號放大電路、帶通濾波器、A/D轉換器、微處理器等。振動信號采集電路如圖2所示。

　　有功功率信號的采集選用有功功率傳感器來測量，由于球磨機的電機供電方式是三相三線制，所以選用三相有功功率傳感器。對于本文中球磨機的有用功率信號的檢測，是選用深圳金智機電技術有限公司生產的WB2P412R型三相三線有功功率傳感器。