Анализатор состава веществ Советский патент 1983 года по МПК G01N25/56 

2. Анализатор по п.1, о т л и чаю щ и и с я тем, что в качестве блока разложения в спектр использован модулятор излучения с набором светофильтров, один из которых сде лан прозрачным в полосе чувствительности детектора инфракрасного излучения для обеспечения . возможности контроля за температурой вещества.

3. Анализатор поп.1,отличаю щ и и с я тем, что в качестве бесконтактного нагревателя анализируемого продукта использован сверхвысокочастотный генератор электромагнитных колебаний.

1. АНАЛИЗАТОР СОСТАВА ВЕЩЕСТВ ,.содержащий сушильную камеру с люками, внутри которой расположена чашка с анализируемым продуктом, установленная на электгюннщс весах, находящихся вне камеры, и бесконтактный нагреватель анализируемого продукта, соединенный с микропроцессором, вход которого подключен к выходу электронных весов. а выход - к цифровому индикатору, отличающийся тем, что, с целью расширейия функциональных возможностей при повыиенном быстродействии и точности, в анализатор введены блок разложения излучения в спектр, детектор информационного излучения для регистрации характеристических полос и температуры анализируемого вещества, программный переключатель остаточной влажности и синхронизатор, причем детектор инфракрасного излучения расположен вне камеры в зоне излучения продукта, а его выход соединен с входом микропроцессора, к которому также i подключены выход программного переключателя остаточной влажности и (Л выход синхронизатора, а блок разложения излучения в спектр помещен перед детектором и его выход связан с входом синхронизатора.

.Изобретение предназначено для измерения состава веществ, в том чис ле влажности и может найти применение в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, строительстве и т.,д. Известны термогравиметрические :установки, в которых по разности веса продукта до и после высушивания измеряется содержание одной из составных частях продукта - влажности. 1. Недостатком таких устройств является то, что из всех возможныхсоставных частей вещества в них .измеряется только влажность. При- это на измерение расходуется сравнительно большое время. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения влажности, включающее в себя сушильную камеру с люками, внут ри ко.торой расположена чашка с анали зируемым продуктом, установленная на электронных весах, находящикся вне камеры, и бесконтактный нагреватель анализируемого продукта, соединенный с микропроцессором, вход кото рого подключен к выходу электронных весов, а выход, к цифровому индикатору. Сигналы от весов поступают на микропроцессор, который управляет генератором, пересчитывает показания весов во влажность и в конце измерений отображает результат на индикаторе. В процессе сушки несколько раз производится взвешивание продукта, и каждый раз микропроцессор вычисляет -разность между конечным и предыдущим взвешиванием. Сушка продолжается до тех пор, пока разность переста ет превышать заранее заданную величинул/0,05 г для достижения точности 40,1% влажности 2. Недостатком известного устройства являются его ограниченные возможности при изменении состава веществ, , . так как из всех возможных составных частей оно- измеряет только влажность продукта. Кроме того, процесс сушки не контролируется по температуре, jT.e. температура продукта мала, сушка происходит долго, а если температура -будет вели.ка, то возможна возгонка его летучих компонентов или даже деструкция продукта. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства при повышении быстродействия и точности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сушильную-.камеру с люками, внутри которой расположена чашка с анализируеглым продуктом, установленная на эле1 тронных весах, находящихся вне камеры, и бесконтактный нагреватель апализирует мого продукта, соединенный с .микропроцессором, вход которого подключен к выходу электронных весов, а выход к цифровому индикатору, дополнительно введены блок разложения излучения в спектр, детектор инфракрасного излучения для регистрации характеристических полос и температуры анализируемого вещества ,1 программный переклЮ1атель остаточной влажности и Синхронизатор, причем детектор инфракрасного излучения расположен вне камеры в зоне излучения .продукта, а его выход соединен с входсял микропродессорау к которому также подключены выход программного переключателя остаточной влажности и.выход синх- ронизатора, а блок разложения излучения, в спектр помещен перед детектором И его выход связан с входом синхронизатора. При этом в.качестве блока разложеНия излучения в спектр взят, например модулятор излучения с набором светофильтров, один из которых сделан прозрачным в полосе чувствительности детектора инфракрасного излучения для обеспечения возможности контроля затемпературой вещества. Кроме того, в качестве бесконтактного нагревателя анализируемого продукта использован, например, сверхвысокочастотный -Генератор электромагнитных колебаний. .Микропроцессор может быть эапро рамми1рован на вычисление влажности по формуле Eoj Lioo-fWo, гдеW - измеряемая влажность, %; W0-остаточная влажность, %; PQ - начальный вес продукта; Р ,- конечный вес продукта, и на вычисление процентного содержани составной части продукта по формуле п х где А- - -электрический сигнал, пропорциональный количеству составной части продукта; J. - коэффициент, соответсгвую щий -й составной части .ко кретного продукта, определенный при калибровке и - хранящийся в запоминающем устройстве микррпроцессора Р. - содержание i-и составной части продукта, %. На чертеже прёдставлена блок-схе предлагаемого устройства. Устройство содержит камеру 1, чашку 2, продукт 3, модулятор со светофильтрами 4, детектор 5 инфракрасного .излучения, генератор 6 све высокочастотных электромагнитных ко лебаний 6, крышку 7, отверстие 8. в камере, согласующую нагрузку. 9, электронные весы Ю, микропроцессор 11 с аналого-цифровым преобразовате лем, индикатор 12, программный пере ключатель 13, синхронизатор 14. Программным переключателем 13 ус танавливается оптимальное для жидко продукта значение остаточной влажности 0 Через огверстие 8, закры ваемое крышкой 7, продукт 3. вносится внутрь сушильной камеры 1 и помещается в чашку 2. Начальный, вес продукта Рр измеряется электронными весами 10, кодируется и запоминаетс в запоминанием устройстве микропроцессора 11. По программе микропроце сор включает генератор б, который осуществляет сушку. Тепловое излуче продукта, прошедшее через модулятор 4, регистрируется детектором 5 инфр красного излучения. Модулятор может быть выполнен, например, в виде дис с чередующимися секторами: прозрачным, со светофильтром, непрозрачным. Через прозрачный сектор ИК I детектор 5 регистрирует поток тепла во всейполосе своей чувствительности,т.е. производит регистрацию температуры вещества. Если полоса достаточно широка, то изменение содержания воды в процессе высушивани продукта не существенно сказывается на общем потоке тепла от продукт Через сектора со светофильтрами регистрируется излучение от воды и других составных .частей пр.одукта. Непрозрачный .сектор полностью перекрывает поступление излучения 6т проду-кта к детектору и тем самым обеспечивает модуляцию анализируеMoro сигнала. При вращении диска импульсы-, соответствующие разным видам секторов, разделяются синхронизатором 14, кодируются и поступают в микропроцессор 11, где обрабатываются вместе с данными,полученными при калибровке и хранящимся в запоминагацем устройстве микропроцессора 11. Импульсы, соответствующие прозрачному сектору, используются для определения температуры, а импульсы, соответствующие секторам со светофильтрами, служат для измерения влажности и .состава продукта. Микропроцессор 11 в зависимости от величины температуры продукта регулирует среднюю мощность генератора 6 так, чтобы температура продукта в процессе сушки и измерений - оставалась постоянной. Это связано с .тем, что при нагревании, сли не поддерживать температуру постоянной, то анализируемый продукт просто сгорит. Кроме того, для повышения точности анали.за состава йеществ необходимо отсчет производить при наперед известной температуре. Это условие необходимо соблюдать, поскольку при изменении температуры происходит и изменение интенсивности спектральных полос, т.е. существует необходимость одновременного контроля, измеряемых параметров при известной температуре. Так как нагревание .анализируемого вещества происходит с.помощью генератора б высокочастотных электромагни гных колебаний, то регистрация темпеЕ атуры термопарами и другими подобными датчикс1ми невозможна. Это связано с тем, что при помещении датчик.ов в высокочастотное поле возникающие навещенные токи разогревают их и вьшодят из строя. При работе устройства влажность анализируемого вещества непрерывно контролируется по характеристической полосе воды в ИК области и сранивается в микропроцессоре 11 со значением, набранным на программном.переключателе 13 остаточной влажности. Когда влажность продукта достигает определенной величины Wp (например,. Vc) 2%) сушка прекращается. Электронными весами измеряется конечный вес продукта Р . Значение PJ, кодируется и посылается в микропроцессор, где происходит вычисление влажности W по формуле РО-РК . ,NM--p:

510466636

Величина W отображается на индикаторе Длаее величины Р() отображагртся

составным частям, продукта и вычисля- При и учте1Л1й; состава, веществ по

ет процентное содержание Р -иих инфракрасному излучению (особенно

составной части продукта по формуле 5органических и биологических продукр... .тов) существенную погрешность вносят

Ти спектральные полосы воды, которые

где А(1) - электрический сигнал, про-налагаются на линии от составных

порциональный количествучастей продукта и искажают результа. составной части продукта Оты измерений. З, - коэффициент, соответствующий i-и составной части В предлагаемом устройстве вода

конкретного, продукта,определяется термогравиметрическим

Определенныйпри калибров-способом, а измерение спектраот

ке и хранящийся в запори- i5остальных частей продукта проводится

нающеМ устройстве микро-при практически удаленной воде, поэпроцессора.тому точность анализа увеличивается.