Оптико-акустическое устройство для измерения октанового числа бензинов
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения октанового числа бензинов. Задачей изобретения является создание устройства для экспрессного измерения октанового числа бензина В соответствии с поставленной задачей заявляемое устройство содержит узкополосный лазер с перестраиваемой длиной волны 1, конденсор 2, измерительную ячейку 3 с запорными кранами, микрофон 6, встроенный в стенку измерительной ячейки, фотоприемник 7, усилитель - U1 8 и усилитель - U2 9, генератор частоты модуляции лазера 10, блок нормирования выходного сигнала 11, блок обработки информации 12, блок обработки информации и индикации 12, блок настройки длины волны 13.
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения октанового числа бензинов.
Наиболее близким предлагаемому по технической сущности является способ определения октанового числа в смеси горючего, заключающийся в пропускании частоты от источника инфракрасного (ИК-излучения) излучения в зоне 0,8 до 2,6 мкм через кювету с испытуемым топливом и измерении степени поглощения пропускаемой через кювету частоты излучения (FR, заявка №2619624, Кл. G 01 N 33/26, 1989) и устройство для его реализации, содержащее источник ИК-излучения, оптические фильтры, фотоприемники, устройство для обработки полученной информации и отображения результатов расчета на дисплее (патент №5, 225, 679, Кл. G 01 N 21/35,1993).
Однако известные способ и устройство имеют недостаточно высокую точность измерения вследствие изменения во времени параметров ИК-излучения и фотоприемного устройства, имеющих аналоговую структуру, которые в конечном счете отражаются на точности определения октанового числа.
Задачей изобретения является создание устройства для экспрессного измерения октанового числа бензинов с повышенной точностью измерения.
В соответствии с поставленной задачей предлагаемое устройство для измерения октанового числа бензинов содержит узкополосный лазер с перестраиваемой длиной волны, конденсор, измерительную ячейку с запорными кранами, микрофон, встроенный в стенку измерительной ячейки, фотоприемник, усилитель - U 1 и усилитель - U2, генератор частоты
модуляции лазера, блок нормирования выходного сигнала, блок обработки информации и индикации, блок настройки длины волны.
На фиг. представлена функциональная схема устройства. Устройство для измерения октанового числа бензинов содержит узкополосный лазер 1 с перестраиваемой длиной волны, конденсор 2, измерительная ячейка 3, к торцам которой прикреплены оптически прозрачные (в спектральном диапазоне измерения) окна, запорные краны 4 и 5, встроенные в измерительную ячейку, микрофон 6, встроенный в стенку измерительной ячейки 3, фотоприемник 7, усилитель - U 1 8 и усилитель - U2 9, генератор частоты модуляции лазера 10, блок нормирования выходного сигнала 11, блок обработки информации и индикации 12 и блок настройки длины волны 13, выход микрофона 6 соединен с первым входом усилителя U1 8, выход фотоприемника 7 соединен с первым входом усилителя U2 9, на вторые входы усилителей 8 и 9 подключен второй выход генератора частоты модуляции лазера 10, выходы усилителей 8 и 9 подключены к соответствующим входам блока нормирования выходного сигнала 11, выход блока нормирования выходного сигнала 11 соединен с входом блока обработки информации и индикации 12, выход которого подключен к входу блока настройки длины волны 13, выход блока настройки длины волны 13 подключен к первому входу узкополосного лазера 1, а ко второму входу которого, подключен первый выход генератора частоты модуляции лазера 10.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В принципе работы устройства лежит поглощение ИК-излучения в области 660-2600 нм в среде углеводородного топлива. Хорошая корреляция между поглощением и октановым числом имеется в области 896 нм, 932 нм и 1164 нм для исследовательского октанового числа и, 930 нм, 940 и 1012 нм для моторного октанового числа (Analytical Chem. V.61,
р.313-320). Частотно-модулированное излучение лазера 1 (наиболее простой импульсный режим работы лазера) через конденсор 2 поступает в измерительную ячейку 3, в которую через запорные краны 4 и 5 заливают исследуемое топливо, модулированное излучение лазера пропускается через заполненную анализируемым топливом ячейку. При совпадении линии излучения лазера с полосой поглощения детектируемых молекул топливо (бензин) поглощает часть мощности лазерного излучения, нагревается и создает повышение давления, которое и представляет собой оптико-акустический сигнал (ОА-сигнал), несущий информацию о концентрации молекул компонентов бензина. Затем ОА-сигнал преобразуется в электрический сигнал с помощью микрофона 6, помещенного в измерительную ОА-ячейку 3. С выхода микрофона 6 сигнал поступает в усилитель 8. В линейном режиме поглощения амплитуда ОА-сигнала пропорциональна мощности лазерного излучения. Поэтому для исключения влияния флуктуации излучения на точность измерения необходимо или стабилизировать параметры лазера, или, что проще, использовать второй опорный канал для регистрации мощности излучения U2 , величина которой генерируется фотоприемником 7 за счет пропускаемого лазерного излучения через измерительную ячейку 3, и усиливается усилителем - U2 9. Сигналы U 1 и U2 поступают в блок нормирования выходного сигнала 11, для этого определяется отношение U 1/U2 и далее нормированный сигнал поступает в блок обработки информации и индикации. Генератор частоты модуляции 10 задает режим работы лазера и синхронизирует работу усилителей 8 и 9. Блок обработки информации и индикации 12 управляет блоком настройки длины волны лазерного излучения 13, который в свою очередь перестраивает работу лазера на заданный режим работы.
Оптико-акустическое устройство для измерения октанового числа бензинов содержит узкополосный лазер с перестраиваемой длиной волны, конденсатор, измерительная ячейка, к торцам которой прикреплены оптически прозрачные (в спектральном диапазоне измерения) окна, запорные краны, встроенные в измерительную ячейку, микрофон, встроенный в стенку измерительной ячейки, фотоприемник, усилитель - U1 и усилитель - U2 , генератор частоты модуляции лазера, блок нормирования выходного сигнала, блок обработки информации и индикации и блок настройки длины волны, выход микрофона соединен с первым входом усилителя U1, выход фотоприемника соединен с первым входом усилителя U2, на вторые входы усилителей U1 и U2 подключен второй выход генератора частоты модуляции лазера, выходы усилителей U1 и U2 подключены к соответствующим входам блока нормирования выходного сигнала, выход блока нормирования выходного сигнала соединен с входом блока обработки информации и индикации, выход которого подключен к входу блока настройки длины волны, выход блока настройки длины волны подключен к первому входу узкополосного лазера, а ко второму входу которого подключен первый выход генератора частоты модуляции лазера.
