Устройство для определения газопроницаемости пористых материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к средства измерения характеристик материалов, в частности, пористых уплотненных материалов, применяемых в литейном производстве (формовочных и стержне вых смесей) -и в строительстве. Цель изобретения - расширение диапазона измерения газопроницаемости в сторону малых величин газопроницаемости и повьшение точности измерения. На фиг.1 показана схема устройства д-яя определения газопроницаемости пористых материалов, на фиг.2 и 3 - графики, поясняющие принцип коррекции .нелинейности измерителя. Устройство содержит источник 1 сжатого воздуха со стабилизированны давлением, испытательную камеру 2, в которой имеется посадочное место выполненное из эластичного материал на которое герметично насаживается гильза 4 с заформованным в нее стан дартным образцом 5 из формовочной смеси (нли иного пористого материала). В камере 2 расположены концентратор потока воздуха, выполненный виде двух симметрично расположенных с окаюирпсся сопел 6, а также датчик расхода воздуха турбинного типа, вы полненный в виде крьшьчатки 7, закрепленной в опорах 8. С разных сторон крьтьчатки расположены источник 9 излучения и фотопреобразователь 10. В камере 2 вьшолнено также калиб рованное отверстие 11 (или дроссель) , расположенное после крьшьчат ки 7 по ходу потока воздуха. Фотопреобразователь 10 соединен электрически со счетно-импульсным устройством, содержащим формирователь 12 импульсов, соединенньм через ключ 13, и схему 14 добавления и вычитания импульса со счетчиком 15. 1Сшоч 13 управляется формирователем 16 времени )кзмерения. Число в счетчике 15 высвечиваетсяна цифровом индикаторе 17. Счетчик 15 соединен со схемой 18 вычитания числа, содержащей соединенные последовательно схему 19 сов падения, триггер 20 и -одновибратор 21. Счетчик 15 также соединен со схемой 22 корреки(ии нелинейности, содержащей дешифратор 23 номера участка, коррекции, схемы 24 совпаде ния, формирователь 25 импульсов, дв ключа 26 и 27 выходы которых соединены с соответствующими входами схемы 14 добавления и вычитания импульса. . Устройство работает следующим образом. Гильза 4 с заформованным в нее стандартным образцом 5 из формовочной смеси устанавливается герметично на эластичное посадочное.место 3, после чего включается источник 1 сжатого воздуха, который нагнетает под постоянным давлением воздух в испытательную камеру 2. Поток воздуха концентрируется соплами 6 и приводит во вращение крыльчатку 7, которая, вращаясь, многократно прерывает световой поток между источником 9 излучения и фотопреобразователем 10, благодаря чему формируются формирователем 12 импульсов импульсы, которые поступают через ключ 13 на. счетчик 15. Поскольку частота импульсов пропорциональна расходу воздуха, проходящего через камеру 2 и образец 5 (считаем отверстие 11 закрытым), то выбором времени, в течение которого открыт ключ 13 (это время задается формирователем времени измерения 16) получают в числовой форме, величину газопроницаемости испытуемого образца 5, которая светится на цифровом индикаторе 17. Если газопроницаемость образца 5 мала, то момент вращения крьшьчатки 7, созданный потоком воздуха., может оказаться меньше момента сил трения покоя. Этим и объясняется наличие зоны нечувствительности у известного устройства. Чтобы избавиться от последней в устройство вводят калиброванное отверстие (или дроссель) 11, которое выполнено в корпусе измерительной камеры 2 вьше крьшьчатки 7. Благодаря этому даже при -нулевой газопроницаемости образца 5 (нет расхода воздуха через образец) через испытательную камеру проходит определенный поток воздуха. Поскольку давление воздуха стабилизировано, а дроссель 11 калиброванный, то этот расход имеет вполне определенную величину, которая выбирается таким образом, чтобы бьшо обеспечено надежное вращение крыльчатки 7. , При этом в счетно-импульсном измерителе фиксируется определен3ное число, а показания в этот момент нулевые. Поэтому в счетно-импульсный измеритель вводится схема 18вычитания начального числа. Код числа, которое следует вычесть, подается на схему 19 совпадения с выходов счетчика 15. Когда в счетчи ке возникает это число, схема совпадения срабатывает, после чего опрокидывается триггер 20 и запускает одновибратор 21, который форми рует импульс сброса в нуль счетчика 15. Таким образом, во время измерения, которое определяется формиро вателем 16 времени измерения, в счетчике 15 фиксируется число, уменьшенное на такую величину, код которой набирается распайкой схемы 19совпадения. Настройка нулевых показаний устройства осуществляется либо уста новкой соответствующего коДа на схе ме 19 совпадения либо регулировкой дросселя 11. При таком выполнении устройства крыльчатка 7 находится во вращатель ном движении даже при нулевой газопроницаемости образца 5, чем устраняется влияние сил трения покоя. Уже при малых газопроницаемостях дополнительный поток воздуха через образец суммируется с потоком возду ха через дроссель 11 и увеличивает скорость вращения крыпьчатки 7, что приводит к появлению числа в счетчике 15 после окончания времени измерения. Это число соответствует именно величине дополнительного потока через образец, поскольку из показаний вычитается число, соответ ствующее расходу через дроссель 11 Повьшение точности измерения газопроницаемости достигается в предлагаемом устройстве за счет введения, в счетно-импульсный измеритель схемы 22 коррекции нелинейности, которая позволяет осуществить кусочно-линейную аппроксимацию характеристики. Принцип ее работы схе мы поясняется с помощью графиков (фиг.2), Весь диапазон измерения разбивается на участки (например, на фиг.2 диапазон разбивается на 5 участков). В конце первого участка погрешность измерения соста ляет (. . Формируется (f корректирующих импульсов, которые формируются пос22входного импульса. ле каждого т.е. коррекция заключается в том, aN что после казкдого п. - входного 1 импульса запрещается прохоадение. на счетчик 15 одного входного импульса, т.е. зачеркивается один входной импульс. На втором участке количество зачеркнутых импульсов составляет сЛ, - сС зачеркиваются они dN после каждого п входного импульса. Если на каком-то участке, например, на третьем, (фиг,2) оказывается, что О то коррекция на этом участке не осуществляется. На четвертом и пятом участках (фиг. 2) коррекции разность 1/3-«/4 и положительна, т.е. на этих участках импульсы коррекции не зачеркивают входной импульс, а добавляют к входным импульсам, т.е. на четвертом участке каждый n,j йЫи -- входной импульс вызывает добавление в счетчик 15 одного дополнительного корректирующего импульса, а на пятом участке дополнительный импульс формируется после исходноdNвходного импульса. Для реализации этого необходим дещифратор номера участка коррекции, который по коду числа в счетчике 15 определяет номер участка. Необходим также управляемый делитель частоты, который обеспечивает получение выходного импульса через каяодый N или nj или Hj и т.д. входных импульсов, которые в зависимости от номера участка либо добавляются к числу входных импульсов счетчика 15, либо вызывают зачеркивание очередного входного импульса. В предлагаемом устройстве, с целью упрощения констрзтсции вместо управляемого делителя используется счетчик 15 со схемами 24 совпадения, на которые подключаются выходы соответствующих триггеров счетчика 15. В зависимости от номера участка, который определяется дешифратором 23 по коду числа в счетчике 15, получают разрешение от дешифратора 23 соответствующие схемы 24 совпадения. Когда срабатывают триг

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОГШЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее измерительную камеру для размещения испытуемого образца, источник сжатого воздуха стабилизированного давления, соединенный с двумя симметрично расположенными сужающимися соплами, помещенными в измерительную камеру, датчик расхода турбинного типа, размещенньй в измерительной камере, ось которого вертикальна, и расположенные с разных сторон датчика расхода турбинного типа источник излучения и фотопреобразователь, соединенный с входом электронной измерительной схемы, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона .измерения газопроницаемости в сторону малых величин и повышения точности измерения, в измерительной камере между датчиком расхода турбинного типа с испытуемым образцом выполнено калиброванное отверстие, а электронная измерительная схема содержит последовательно соединенные первый формирователь импульсов, первый ключ, управляющий вход которогоподключен к выходу формирователя времени измерения, и схему добавления и вычитания импульса, счетчик, первую схему совпадения, выход которой через триггер соединен с входом одновибратора, схему коррекции нелинейности и цифровой индикатор, причем выход схемы добавления и вычитания импульса подключен к входу счетчика, выход которого соединен i с входами схемы коррекции нелинейСЛ ности, цифрового индикатора и первой схемы совпадения, выход одновибратора подключен к шине сброса счетчика, первый и второй выходы схемы коррекции нелинейности соединены с соответствующими; входами схемы добавления и вычитания импуль00 са, при этом схема коррекции нелиней ности состоит из дешифратора участS ков коррекции, по крайней мере двух схем совпадения, второго формироваы теля импульсов, выход которого через второй и третий ключи соединен с первым и вторым выходами схемы коррекции нелинейности, а вход подключен к выходам второй и третьей схем совпадения, первые входы которых соединены с входом дешифратора участков коррек1Ц1и нелинейности и подключены к входу схемы коррекции нелинейности, причем вторые входы схем совпадения и управляющие входы второго и третьего ключей соединены с соответствующими выходами дешифратора участков коррекции нелинейности.