Способ идентификации марки товарного бензина и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области измерительной техники. Для идентификации марки товарного бензина образец сравнения, обладающий спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и излучения бензина и стабильной величиной выхода флуоресценции, калибруют по величине интенсивности флуоресценции эталонных товарных марок бензинов. Затем возбуждают в пределах полуширины полосы возбуждения флуоресценцию в образце сравнения и в идентифицируемом бензине. Регистрируют в сине-зеленой области спектра интегральное значение величины интенсивности флуоресценции идентифицируемого бензина и образца сравнения. Определяют отношение измеренных величин и судят о марке идентифицируемого бензина, сравнивая полученное отношение с величиной флуоресценции эталонных марок бензина, принятых за единицу. Устройство содержит образец сравнения, маханизм возвратно-поступательного перемещения, на котором закреплен образец сравнения и проба бензина. Технический результат: одновременное повышение точности и достоверности результатов измерений, упрощение конструкции устройства. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначается для использования в отраслях промышленности, связанных с производством и использованием нефтепродуктов, и преимущественно на стационарных и подвижных пунктах коммерческой реализации товарного бензина и автомобилистами в дорожных условиях.

Известен способ идентификации марки товарного бензина, включающий возбуждение флуоресценции и регистрацию ее интенсивности [1]. Флуоресценцию товарных бензинов возбуждают длиной волны 337 нм и наблюдают спектральное распределение интенсивности излучения в зависимости от длины волны излучаемого света флуоресценции. Спектры излучения товарных бензинов А-76 и АИ-93 идентичны по положению максимума длин волн флуоресценции и полуширине полосы излучения и различаются по величине интенсивности в максимуме флуоресценции, что позволяет идентифицировать марки товарных бензинов.

Недостатком известного способа является то, что возбуждение пробы бензина ведут не в максимуме спектра возбуждения флуоресценции бензина, а на его длинноволновом краю, вследствие чего возникает необходимость использования мощного источника возбуждения флуоресценции, например, азотного лазера, что усложняет реализацию способа.

Известно устройство для идентификации марки товарного бензина [1], содержащее оптическую систему возбуждения флуоресценции, включающую источник света, средство для размещения пробы и систему регистрации интенсивности флуоресценции, включающую монохроматор, фотоприемник, выход которого подключен к усилителю, и индикатор.

Недостатком известного устройства является то, что оно представляет собой стационарную установку, которая сложна в настройке и использовании для работы в дорожных условиях вследствие того, что в качестве источника возбуждения флуоресценции применяется, например, ультрафиолетовый азотный лазер. Чтобы достичь воспроизводимой точности измерений в процессе эксплуатации, требуется частая настройка прибора; необходима также специальная подготовка обслуживающего персонала.

Известен способ идентификации марки товарного бензина [2], наиболее близкий к предлагаемому решению технической задачи, включающий возбуждение и регистрацию флуоресценции товарного бензина, преобразование интенсивности флуоресценции в электрические сигналы, по величине которых проводят идентификацию.

Недостатком известного способа является невысокая точность и достоверность результатов измерений вследствие того, что флуоресценцию товарных бензинов возбуждают в области 420 нм, а регистрируют значение интенсивности при 425 и 450 нм. Регистрируемое значение интенсивности при длине волны 425 нм может быть существенно искажено за счет попадания на фотоприемник возбуждающего света из области 420 нм, а дальнейшее переумножение преобразованных электрических сигналов при 425 и 450 нм увеличивает ошибку определения измеряемой величины сигнала.

Известно устройство для идентификации марки товарного бензина, которое является наиболее близким к предлагаемому изобретению по решению технической задачи [2] . Устройство содержит оптическую систему возбуждения флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси источник света, первый оптический фильтр и средство для размещения пробы идентифицируемого товарного бензина, систему регистрации интенсивности флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси второй оптический фильтр и фотоприемник, выход которого подключен к усилителю, и индикатор. Устройство основано на способе, включающем возбуждение и регистрацию интенсивности флуоресценции бензина, позволяет проводить идентификацию марки бензинов. Флуоресценцию бензина возбуждают в области 420 нм, а регистрируют значение интенсивности при 425 и 450 нм, при этом выделяя названные области возбуждения и наблюдения интерференционными фильтрами, причем оптический тракт возбуждения находится под прямыми углами по отношению к направлению наблюдения флуоресценции с максимумом 425 и 450 нм, регистрацию амплитуд электрических сигналов, соответствующих обеим интенсивностям, ведут с помощью двух фотоумножителей. Усиленные и перемноженные значения электрических сигналов считываются затем со шкалы индикатора, проградуированной по пробе бензина с известным октановым числом.

Недостатком известного устройства является невысокая точность и достоверность при проведении измерений вследствие того, что возбуждение ведут в области с максимумом 420 нм, а первую амплитуду флуоресценции пробы бензина регистрируют уже при 425 нм, что может исказить значение регистрируемой интенсивности за счет неполного устранения возбуждающего света. Кроме того, устройство не является портативным и автономным, поэтому не может быть использовано для работы в дорожных условиях. Наличие в приборе интерференционных фильтров усложняет и удорожает это устройство.

Основной задачей, на решение которой направлены заявленные способ и устройство для идентификации марки товарного бензина, является повышение точности и достоверности результатов определения марки товарного бензина в дорожных условиях эксплуатации, а также упрощение конструкции устройства.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является одновременное повышение точности и достоверности измерений и упрощение конструкции устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе идентификации марки товарного бензина, включающем возбуждение флуоресценции и регистрацию ее интенсивности, согласно данному изобретению используемый образец сравнения, обладающий спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и излучения бензина и стабильной величиной выхода флуоресценции, калибруют по величине интенсивности флуоресценции эталонных товарных марок бензинов, затем возбуждают в пределах полуширины полосы возбуждения флуоресценцию в образце сравнения и в идентифицируемом бензине, после чего регистрируют в сине-зеленой области спектра интегральное значение величины интенсивности флуоресценции идентифицируемого бензина и образца сравнения, затем определяют отношение измеренных величин и судят о марке идентифицируемого бензина, сравнивая полученное отношение с величиной флуоресценции эталонных марок бензина, принятых за единицу.

Указанный технический результат в частных случаях достигается тем, что флуоресценцию возбуждают в диапазоне длин волн 230 - 320 нм, а регистрируют в диапазоне 400 - 600 нм.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для идентификации марки товарного бензина, содержащем оптическую систему возбуждения флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси источник света, первый оптический фильтр и средство для размещения пробы идентифицируемого бензина, и систему регистрации интенсивности флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси второй оптический фильтр и фотоприемник, выход которого подключен к усилителю, и индикатор, согласно данному изобретению устройство дополнительно содержит образец сравнения, обладающий стабильной величиной выхода флуоресценции и спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и флуоресценции бензина, и механизм возвратно-поступательного перемещения, на подвижном элементе которого закреплены образец сравнения и средство для размещения пробы идентифицируемого бензина, и имеющий возможность поочередной установки в точке пересечения оптических осей систем возбуждения и регистрации, причем длины волн пропускания первого оптического фильтра выбраны в ультрафиолетовом диапазоне, а второго в сине-зеленой области спектра флуоресценции.

Указанный технический результат в частных случаях конкретного выполнения достигается тем, что диапазон длин волн пропускания первого оптического фильтра составляет 230-320 нм, а второго - 400-600 нм.

Указанный технический результат в частных случаях конкретного выполнения достигается тем, что угол между оптическими осями систем возбуждения и регистрации не превышает 45^o.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного способа идентификации марки товарного бензина и устройства для его осуществления отсутствуют, следовательно, каждое из заявленных изобретений группы соответствует условию "новизны ".

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявленных изобретений преобразований на достижение указанного технического результата, следовательно, каждое из заявленных изобретений группы соответствует "изобретательскому уровню".

В заявке соблюдено требование единства изобретения, поскольку заявленные объекты способа идентификации марки товарного бензина и устройства для его осуществления предназначены для осуществления единого технического результата - одновременного повышения точности и достоверности измерений и упрощения конструкции устройства.

На фигуре 1 изображены спектры флуоресценции (а) и возбуждения (б) для образца сравнения (1а, 16) и эталонных марок товарных бензинов: АН-92 (2а, 2б), АИ-95 (3а,3б), АИ-76 (4а, 46), а на фигуре 2 изображена блок-схема устройства для идентификации марки товарного бензина, где 1 - источник света, 2 - первый оптический фильтр, 3 - средство для размещения пробы бензина, 3а - флуоресцирующий образец сравнения, 4 - второй оптический фильтр, 5 - фотоприемник, 6 - усилитель постоянного тока, 7 - индикатор, 8 - механизм возвратно-поступательного перемещения.

Патентуемый способ включает возбуждение флуоресценции и регистрацию ее интенсивности, отличающийся тем, что образец сравнения, обладающий спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и излучения бензина и стабильной величиной выхода флуоресценции, калибруют по величине интенсивности флуоресценции эталонных товарных марок бензинов, затем возбуждают в пределах полуширины полосы возбуждения флуоресценцию в образце сравнения и в идентифицируемом бензине, после чего регистрируют в сине-зеленой области спектра интегральное значение величины интенсивности флуоресценции идентифицируемого бензина и образца сравнения, затем определяют отношение измеренных величин и судят о марке идентифицируемого бензина, сравнивая полученное отношение с величиной флуоресценции эталонных марок бензина, принятых за единицу.

Патентуемый способ осуществляют следующим образом. Наносят на подложку в качестве образца сравнения, например, "голубой" люмоген, обладающий спектром возбуждения и излучения, расположенным в области возбуждения и флуоресценции бензина (см. фиг. 1) и стабильным выходом флуоресценции. Возбуждают в диапазоне длин волн 230 - 320 нм его флуоресценцию и измеряют величину интенсивности в диапазоне 400 - 600 нм, которую калибруют по величине интенсивности флуоресценции эталонных товарных марок бензина. (Эталонные марки представляют собой стандартизованные пробы коммерческого бензина с известным ГОСТом). Затем последовательно возбуждают в пределах полуширины полосы возбуждения флуоресценцию в образце сравнения и идентифицируемом бензине и измеряют интегральное значение величины интенсивности флуоресценции в сине-зеленой области спектра для образца сравнения - I_o и идентифицируемого бензина - I. Далее определяют отношение измеренных величин - I/I_o. Полученную величину сравнивают с интенсивностью флуоресценции эталонных марок бензина, принятых за единицу. Например, отнормированная вышеописанным способом величина интенсивности эталонных марок бензина АИ-92 с сертификатом качества, полученных на АЗС разных районов северо-западного региона составляет 100 условных единиц (усл.ед.) При этом измеренная и вычисленная по способу, описанному выше, величина отношения I/I_o для бензина марки АИ-76 с сертификатом качества составляет величину 60 усл. ед., а для сертифицированного товарного бензина АИ-95 - 80 усл.ед. Погрешность отнормированной величины интенсивности эталонных марок бензина, вычисленная для серии экспериментов при измерениях 15 проб сертифицированных марок товарного бензина, составляет величину в пределах 10% для бензинов марок АИ-76 и АИ-92, а для АИ-95 - в пределах 4%. Таким образом, если при идентификации неизвестной марки товарного бензина значение величины отношения I/ I_o лежит в интервале 90 усл.ед. < I/I_o <110 усл.ед., тогда идентифицируемый бензин соответствует марке АИ-92. Если величина отношения расположена в интервале 76 усл.ед.< I/I_o < 84 усл. ед., то идентифицируемый бензин соответствует марке АИ-95. Если 50 усл. ед. < I/I_o < 70 усл.ед., тогда марка идентифицируемого бензина может быть определена как АИ-76. Максимальные и минимальные граничные значения интервалов отношения I/I_o для разных марок товарных бензинов определяются величиной погрешности способа измерений. Тот факт, что граничные значения для разных марок не перекрываются, позволяет достоверным образом судить о марке бензина и с требуемой точностью идентифицировать ее.

Патентуемое устройство для идентификации марки товарного бензина содержит систему возбуждения флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси OO₁ источник света 1, первый оптический фильтр 2 и средство для размещения пробы бензина 3, а также систему регистрации интенсивности флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси OO₂, второй оптический фильтр 4 и фотоприемник 5, выход которого подключен к усилителю 6 и индикатору 7. Механизм возвратно-поступательного перемещения 8, на подвижном элементе которого закреплены флуоресцирующий образец сравнения 3а и средство для размещения пробы идентифицируемого бензина 3, позволяет поочередно устанавливать в точке O пересечения оптических осей OO₁ и OO₂ систем возбуждения и регистрации либо образец сравнения, либо исследуемую пробу бензина.

Устройство работает следующим образом. Возбуждение флуоресценции производится ультрафиолетовым излучением, возникающим в источнике света 1. Ультрафиолетовое излучение проходит через первый оптический фильтр 2, диапазон пропускания которого составляет 230 - 320 нм и фокусируется на образце сравнения 3а или на пробе идентифицируемого бензина 3. Механизм возвратно-поступательного перемещения 8, выполненный, например, в виде револьверного устройства, устанавливает перед возбуждающим светом поочередно либо образец сравнения, либо исследуемую пробу. Флуоресцирующий образец сравнения жестко встроен в гнездо, находящееся на подвижной части механизма. В соседнем гнезде закреплено средство для размещения пробы. Проба идентифицируемого бензина наносится на нелюминесцирующий бумажный фильтр. Наличие образца сравнения 3а в устройстве обеспечивает получение сопоставимых результатов независимо от стабильности потока возбуждающего света. Расположение оптических осей для систем возбуждения и регистрации под острым углом, не превышающим 45^o, позволяет увеличить значение регистрируемой величины светового потока флуоресценции, так как эта величина зависит от косинуса угла между направлением распространения светового потока и нормалью к поверхности. Тем самым повышается точность проводимых измерений, поскольку геометрия в этом случае является наиболее оптимальной. Возбужденная ультрафиолетовым светом флуоресценция образца сравнения или исследуемой пробы проходит через второй оптический фильтр 4, который выделяет только свет в диапазоне пропускания 400 - 600 нм и не пропускает возбуждающий свет из области 230 - 320 нм. Наблюдаемая флуоресценция попадает на окно фотоприемника 5, который преобразует оптический сигнал в электрический сигнал, который поступает на вход усилителя постоянного тока 6 и с его выхода на индикатор 7. Шкала индикатора выполнена в виде наглядной индикации, диапазоны которой могут быть отмаркированы, например, разным цветом, что соответствует диапазонам определения марок идентифицируемых бензинов. Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи.

Как следует из вышеизложенного, достижение единого технического результата как способа, так и устройства для его осуществления обеспечивается тем, что при осуществления способа используется образец сравнения, обладающий спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и излучения бензина и стабильной величиной выхода флуоресценции, флуоресценцию возбуждают в диапазоне 230 - 320 им, а регистрируют в диапазоне 400 - 600 нм, а при реализации способа в устройстве дополнительно содержится образец сравнения, механизм возвратно- поступательного перемещения, оптические фильтры, выделяющие свет в диапазонах 230 - 320 нми 400 - 600 нм и угол между оптическими осями систем возбуждения и регистрации не превышает 45^o. Сопоставление параметров, характеризующих заявляемые изобретения и прототип, позволяет сделать вывод, что дополнительное использование в способе и в устройстве образца сравнения, который обладает спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и излучения бензина и стабильной величиной выхода флуоресценции, а также подобранные оптимальным образом диапазоны возбуждения и регистрации флуоресценции и конструктивное расположение систем возбуждения и регистрации относительно друг друга позволяет достичь повышение точности и достоверности результатов определения марки товарного бензина в дорожных условиях эксплуатации.

Кроме указанного достигаемого технического результата и преимуществ заявленных объектов группы следует отметить также дополнительные их достоинства, такие как экспрессность и простота способа, упрощение конструкции устройства, его портативность (малые габариты и вес), простота применения - проведение измерений без необходимости специального технического обучения пользователя.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленной группы изобретений выполняются следующие условия: - средства, воплощающие изобретения при их осуществлении, предназначены для их применения в отраслях промышленности, связанных с производством и использованием нефтепродуктов, а именно, на стационарных и подвижных пунктах коммерческой реализации товарного бензина и автомобилистами в дорожных условиях; - для заявленных изобретений в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки решений, - средства, воплощающие изобретения при их осуществлении, способны обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленные изобретения группы соответствуют условию патентоспособности "промышленная применимость".

Источники информации: 1. В.П. Забурнягин, П.Н.Яровой "Применение лазерного флуоресцентного анализа для идентификации нефтепродуктов"// ЖПС, 1988 , т.48, вып.5, с.819 - 822 2. А. Г.Варехов, В.А.Енученко и А.С.Маркиш "Способ идентификации бензинов" , AC N 1733982, 15.05.92н

Формула изобретения

1. Способ идентификации марки товарного бензина, включающий возбуждение флуоресценции и регистрацию ее интенсивности, отличающийся тем, что образец сравнения, обладающий спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и излучения бензина и стабильной величиной выхода флуоресценции, калибруют по величине интенсивности флуоресценции эталонных товарных марок бензинов, затем возбуждают в пределах полуширины полосы возбуждения флуоресценцию в образце сравнения и в идентифицируемом бензине, после чего регистрируют в сине-зеленой области спектра интегральное значение величины интенсивности флуоресценции идентифицируемого бензина и образца сравнения, затем определяют отношение измеренных величин и судят о марке идентифицируемого бензина, сравнивая полученное отношение с величиной флуоресценции эталонных марок бензина, принятых за единицу.

2. Способ идентификации марки товарного бензина по п.1, отличающийся тем, что флуоресценцию возбуждают в диапазоне длин волн 230-320 нм, а регистрируют в диапазоне 400-600 нм.

3. Устройство для идентификации марки товарного бензина, содержащее оптическую систему возбуждения флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси источник света, первый оптический фильтр и средство для размещения пробы идентифицируемого бензина, и систему регистрации интенсивности флуоресценции, включающую последовательно расположенные на ее оптической оси второй оптический фильтр и фотоприемник, выход которого подключен к усилителю, и индикатор, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит образец сравнения, обладающий стабильной величиной выхода флуоресценции и спектром возбуждения и излучения в области возбуждения и флуоресценции бензина, и механизм возвратно-поступательного перемещения, на подвижном элементе которого закреплены образец сравнения и средство для размещения пробы идентифицируемого бензина и имеющий возможность поочередной установки в точке пересечения оптических осей систем возбуждения и регистрации, причем длины волн пропускания первого оптического фильтра выбраны в ультрафиолетовом диапазоне, а второго - в сине-зеленой области спектра флуоресценции.

4. Устройство для идентификации марки товарного бензина по п.3, отличающееся тем, что диапазон длин волн пропускания первого оптического фильтра составляет 230-320 нм, а второго - 400-600 нм.

5. Устройство для идентификации марки товарного бензина по п.3, отличающееся тем, что угол между оптическими осями систем возбуждения и регистрации не превышает 45°.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2