Устройство контроля состава многокомпонентных растворов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения концентрации жидких или газообразных смесей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор качающейся частоты, разветвитель, два измерительных канала: рабочий и эталонный, каждый из которых содержит резонансный измеритель, детектор, усилители, дифференциатор, триггер, кроме того, устройство содержит измерители временных интервалов, одновибраторы, логическую схему, микропроцессор, нагреватель, схему задания температуры. Цель изобретения достигается за счет увеличения числа измеряемых параметров при фиксированных значениях температуры. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU» 14975!

5!1 4 G О! N 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4275052/31-25 (22) 01,07,87 (46) 30.07,89. Бюл. У 28 (71) .Оренбургский политехнический институт (72) Ф,Э, Герценштейн, А,А,Мартышкин и !0.И,Пономарев (53) 551.507. 7(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 322708, кл. G 01 N 23/26, 1971.

Авторское свидетельство СССР !

1- 796772, кл. G 01 R 27/26, 1978. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТАВА

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения концентрации

Изобретение относится к измери— тельной технике и может испс льзоваться для измерения концентрации жидких или газообразных смесей.

Целью изобРетения является расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства, Устройство содержит генератор 1 качающийся частоты (ГКЧ), разветвитель (Р) 2, два канала: эталонный и измерительный — выделения сигналов изменения диэлектрической проницаемости (Ьс.) и тангенса угла диэлектрических потерь (АСд8),включающие собственно резонансные измерительные (ИД) 3 и эталонный (ЭД) 4 датчи— ки, электронный термометр 5, термо жидких или газообразных смесей. Цель изобретения — расширение функциональных воз можно стей у строй ства, Устрсйство содержит генератор качаихцейся частоты, разветвитель, два измерительных канала: рабочий и эталонный, каждый из которых содержит резонансный измеритель, детектор, усилители, дифференциатор, триггер, кроме того, устройство содержит измерители временных интервалов, одновибраторы, логическую схему, микропроце ссор, нагреватель, схему задания температуры, Цель изобретения достигается за счет увеличения числа измеряемых параметров при фиксированных значениях температуры, 1 ил, стат 6, детекторы (Д) 7 и 8, электронные ключи (ЭК) 9 и 10, предусилители (ПУ) 11 и 12, каскады нелинейного усиления (КНУ) 13 и !4, триггер (Тг) 15, измеритель 16 временных интервалов (ИВИ), дифференциаторы (ДЦ) 17 и 18, каскады.19 и

20 нелинейного усиления (КНУ), триг- гер (Тг) 21, измеритель 22 временных интервалов, триггеры 23-25, измеритель 26 временных интервалов, электронный термометр 27, схему 28 сравнения (схему установки 29 температуры (СУТ) контролируемой жидкости, триггер (Тг) 30, нагреватель

31 контролируемой жидкости, одновибретор (ОВ) 32, электромагнитный кла-. пан 33, логическую схему (ЛС) 34,,одновибратор (ОВ) 35 аналого-цифро .

3 149 7550 вые преобразователи (AIIII) 36 и 37, микропроцессор (МП) 38 с индикатором

39, Эталонный датчик 4 размещен в термостате 6, 5

Устройство работает следующим образом, Сигнал С ГКЧ 1 через Р2 поступает в резонансные датчики 3 и 4, снабженные трубчатыми диэлектрическими вставками> (не показано). Трубчатая вставка ЭД 4 заполнена эталонной жидкостью и вся конструкция размещена в термостате 6, так что эталонная жИдкость в процессе измерений поддер- 15 жйвается при постоянной температуре, Т >убчатая вставка ИД 3 через электромагнитный клапан 33 связана с трубопроводом контролируемой жидкости ИД

3 с клапаном 33, нагревателем 31 и 20 термометром 27 также образуют единый механический узел.

Высокочастотные сигналы с датчи-. ков поступают на детекторы 7 и 8, на выходе которых формируются сигналы в виде резонансных импульсов, причем временное положение максимумов этих импульсов пропорционально диэлектрической проницаемости Е соответствующ ей жидкости, а их ширина-тангенсу 30 угла диэлектрических потерь tg8, Ре- ,зонансные импульсы через ЭК 9 и 10 поступают на ПУ 11 и 12, работающие . ц режиме линейных, усилителей, С выМода ПУ сигналы поступают на КНУ 13

14 и ДЦ 17 и 18, В КНУ каждый из сигналов усиливается и искажается.. т ак> чтобы обеспечить более четкое выделение точки максимума, что особенно важно для широких импульсов, .40 характерных для веществ с большим уровнем диэлектрических потерь, Выходными сигналами КНУ 13 и 14 запускается Tr 15, на выходе которого формируется импульс, длительность 45 которого пропорциональна б изменейию диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости относительно эталоннои>

В ДЦ 17 и 18 pe3oHBHcHble импульсы дифференцируются так, что на выходе каждого из них формируется пара раэиополярных импульсов, максимуж которых соответствуют уровню 0 5 максимума резонансного импульса. Каждый из этих импульсов усиливается своим КНУ

19, 20 и 23, 24 и поступает соответственно на выходы Тг 21 и 25. Таким образом на выходе каждого из Tr 21

4 и 25 формируются импульсы, длительности которых соответствуют ширине резонансных импульсов ИД 3 и ЭД 4 и которые пропорциональн| тангенсу угла диэлектрических потерь tg8 соответственно контролируемой и эталонной жидкостей.

Блок регулировки температуры и управления работает следующим образом, В СУТ 29 предусмотрен ступенчатый набор сигналов> соответствующий уровням сигналов с выхода электронного термометра 27„ изменяющего температуру контролируемой жидкости, причем для удоб ст ва работы целесообр аз но, чтобы набор сигналов отвечал наборам температур, превышающих температуру эталонной жидкости, Сигналы с СУТ 29 и термометра 27 сравниваются в СС 28.

После включения сигналы с выхода СУТ

29 поступают на СС 28 и Tr 30, На выходе СС 28 формируется. резонансный сигнал, который запускает Тг 30, а последний включает нагреватель 31, Температура контролируемой жидкости повышается, что приводит к увеличению сигнала с термсметра 27 и умень" шению сигнала с выхода СС 28, При совпадении сигналов на выходах СС 28 на ее выходе появляется нулевой сигнал, который меняет состояние Tr 30 и нагреватель 31 отключается, Одновременно нуль с выхода СС 28 посту пает на один из информационных входов ЛС 34, на другом информационном входе которой постоянно присутствует сигнал с выхода электронного термометра 5 эталонной жидкости. При появлении нуля выхода СС 28 и соответствующем входе 34 на выходе 34 фор-, мируется частота, которая разрешает работу MII 38 на прием информаций, Единица с выхода ЛС 34 запускает ОВ

35, который формирует импульс длительностью, необходимой для работыKI 38 на прием информации. Наличие импульса на выходе ОВ 35 поддерживает

СУТ 29 в неизменном состоянии, Задним . фронтом этого импульса СУТ 29 переводится на новый потенциальный уровень, На выходе СС 28 появляется сигнал, запирающий ЛС 34, что эквивален" тно появлению нуля на ее выходе и запрещению работы MII 38. Цикл повторяется. После отработки всех темпера" тур задним фронтом очередного импуль- са с ОВ 35 СУТ 29 переводится..в ис-, ходное состояние, что эквивалентно

5 149 появлению на ее выходе отрицательного импульса. Отрицательным сигналом с выхода СУТ 29 Tr 30 подцерживается в исходном состоянии и не включает нагреватель 31, но запускает ОВ 32, который включает клапан 33 на прокачку жидкости. Импульс с выхода

ОВ 32 поступа т на управляющий вход

ЛС 34 > поддер жив ая ее в исходном со стоянии, и на МП 38, разрешая обработку накопленной информации, Длительность импульса ОВ 32 должна обеспечить обработку информации в MII 38 и восстановление исходной температуры новой порции контролируемой жидкости, После з авершения это го цикла ра боты на информационных входах ЛС 34 окажутся сигналы, готовые изменить ее состояние так, что окончание импульса на выходе ОВ 32 приведет к срабатыванию ЛС 34 на начальном уровне температуры и переводу MII 38 в режим накопления информации, Блок индикации работает следующим образом, На выходы MII 38 поступают с АЦП 36 и 37 сигналы о температурах эталонной и контролируемсй жидкостей, а с ИВИ 6, 22 и 26 сигналы о длительностях импульсов с выходов соответствующих измерительных триггеров

Обработка сигналов осуществляется по записанной в МП 38 программе, которая должна также содержать сведения о периоде Т качания частоты ГКЧ 1: величины Я и 1д8 эталонной жидкости и градуировочные кривые. Программа предусматривает путем сравнения длительности импульса с выхода Тг 15 с периодом Т определение знака Ь C a с соответствующей градуировочной кривой - величины d Е, а также путем

:сравнения длительностей импульсов с выходов Tr 21, 25 и их разности с соответствующей градуировочной кри" вой определение величины 5tgR, С этой целью схема градуируется вручную по эталонным жидкостям путем многократного запуска СУТ 29 на постоянной температуре. При этом в ЭД 4 состав жидкости меняется, Таким образом, если в качестве одной из этало нных жидкостей в ИД 3 выбрать исходную эталонную жидкость ЭД 4., могут быть учтены систематические погрешности, связанные с конструкцией датчиков, Обработка результатов градуировочных измерений осуществляется также прогр аммно. По сле опр едел ения з начений

15

20 рых содержит последовательно соеди25

35

55

45 Я и tg 8 для каждой из температур по соответствующим формулам осуществляется пересчет к концентрациям компонентов контролируемой жидкости и при необходимости расчет других ее физических параметров, После каждого цикла обработки информация о рассчитанных величинах поступает на индикатор. 39.

Формул а изобретения

Устройство контроля состава многокомпонентных растворов, содержащее трубопровод прокачки контролируемой жидкости с электромагнитным клапаном, генератор качающейся частоты, разветвитель, два измерительных канала— рабочий и эталонный, каждый из котоненные резонансный измеритель, детектор, предусилитель, нелинейный усилитель, дифференциатор, два нелинейных усилителя, триггер, а также триггер и индикатор, причем триггер соединен входами с выходом первого нелинейного усилителя каждого измерительного канала, блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно включает два электронных термометра, нагреватель контролируемой жидкости, дополнительный триггер и управляющий одновибратор. схему установки температуры контролируемой жидкости, схему сравнения и логическую схему с одновибратором, аналого-цифровые преобразователи, измерители временных интервалов, причем входы схемы сравнения соединены с электронным термометром контролируемой жидкости и выходом схемы уст ано вки т е мпер атуры, а ее первый выход — с одним из информационных входов логической схемы,- другой информационный вход которой подключен к электронному термометру эталонной жидкости, входы дополнительного триггера соединены с выходами схем сравнения и установки температуры, а его выход — с нагревателем, вход управляющего одновибратора соединен с выходом схема усТановки температуры, а выходы подключены соответственно к электромагнитному. клапану и управляющему входу логической схема, один из выходов которой связан с входом одновибратора, выход которого соединен с входом схемы установки

) 497550

Составитель В. Немцев

Техред А.Кравчук

Корректор М,Васильева

Редактор Ю, Середа

Заказ 4438/46 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101 темп ер атуры, каналы выделе ния си гна— лов содержат электронные ключи, каждый из которых включен между выходом детектора и входом предусилителя и соединен с выходом логической схемы, блок индикации содержит микропроцессор, соединенный с выходом логической схемы, через аналого-цифровые преобразователи — с электронными термометрами, а через измерители временных интервалов — с .триггерами измерительных каналов.