Устройство для измерения влажности нефти и нефтепродуктов Советский патент 1986 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле и измерении влаж ности нефти, нефтепродуктов и других веществ в химической и нефтепе- рерабатывающей промьгашенности, диэлектрическая проницаемость которых изменяется в зависимости от концентрации компонентов самого вещества (например, при изменении сортности нефти), а также при структурных и других исследованиях свойств несовершенных диэлектриков.

Целью изобретения - повьшение точности измерения влажности за счет исключения погрешностей, обусловленных остаточностью параметров схем замещения емкостного преобразователя на низких и высоких частотах. Кроме того, исключается влияние струк- турной поляризации водонефтяной эмульсии на результат измерения.

На фиг, 1 показана функциональная схема устройства для измерения вланости нефти и нефтепродуктов, на фиг. 2 схема замещения измерительного и компенсационного емкостных преобразователей влажности.

Устройство содержит (см. фиг.1) два генератора 1 и 2 синусоидально- го сигнала качающейся частоты, трансформатор 3 напряжения, измери- тельньй 4 и компенсационный 5 емкостные преобразователи, два образцовы конденсатора 6 и 7, управляемую активную проводимость 8, четыре усилителя 9 - 12, четыре образцовых резистора 13 - 16, два цифровых делителя 17 и 18 на пряжения, два управляемых делителя 19 и 20 напряжения, суммирующее устройство 21, два аналого- цифровых преобразователя 22 и 23, масштабирующее устройство 24, дифференциатор 25, три фазочувствительных детектора 26 - 28, три амплитудных детектора с закрытым входом 29-31, блок 32 деления, два блока 33, 34 памяти, три вычитающих устройства 35 - 37, два устройства 38, 39 урав- новещивания, три переключателя 40- 42, блок 43 управления и функциональный преобразователь 44,

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение качаю- щейся частоты поступает в первом такте с выхода генератора 1 и во втором такте с выхода генератора 2

s 0

5

Q

5

0

5

0

через переключатель чи - на первичную обмотку трансформатора 3.

Четыре вторичные обмотки трансформатора 3 включены таким образом, что напряжения на емкостные преобразователи 4 и 5 по сравнению с напряжениями на образцовом конденсаторе 6 и последовательной цепи из образцового конденсатора 7 и управляемой активной проводимости 8 подаются в противофазе. Ток, протекающий в ветвях этих элементов (4 -.8), соответственно преобразуется в напряжение усилителями 9 - 12, в цепях отрицательной обратной связи которых включены соответственно образцовые резисторы 13 - 16. Напряжение с выхода усилителя 9 или усилителя 10-при работе соответственно с измерительным или компенсационным емкостными преобразователями в зависимости от положения переключателя 41 суммируется с выходным напряжением усилителя 11, подаваемым через управляемьй делитель 19 напряжения, на суммирующем устройстве 21. Кроме того, напряжение с выхода переключателя 41 поступает на вход цифрового делителя 17 напряжения, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода суммирующего устройства 21 через аналого-цифровой преобразователь 22. С выхода цифрового делителя 17 напряжения сигнал подается через дифферен циатор 25 на первьй вход фазочувст- вительного детектора 26, а также непосредственно на первый вход фазо- чувствительного детектора 27. Одновременно на вторые входы фазочувствительных детекторов 26 и 27 поступает опорное напряжение с выхода суммирующего устройства 21. Напряжение с выхода усилителя 12 подается через цифровой делитель 18 напряжения и управляемый делитель 20 напряжения на первый вход фазочувствитель- ного детектора 28, опорным сигналом - для которого является подаваемое на его второй вход напряжение с выхода управляемого делителя 19 напряжения. Кроме того, напряжение с выхода управляемого делителя 19 напряжения пос тупает на аналого-цифровой преобразователь 23, а сигнал с выхода последнего поступает на управляющий вход цифрового делителя 18 напряжения. Фазочувствительные детекторы 26, 27 и 28 выделяют синфазные составляю-, пще напряжений на первых входах по

отношению к напряжениям на их вторых входах. Сигналы с выходов фазочувст- вительных детекторов 26, 27 и 28 поступают на амплитудные детекторы с закрытым входом 29, 30 и 31 соот- ветстзенно, на выходах которых существуют напряжения, пропорциональные огибающим выходных сигналов фазо- чувствительных детекторов. Вместе с тем сигналы с выходов фазочувстви- тельных детекторов 27 и 28 поступают на входы вычитающего устройства 37. Блок 32 деления производит деление напряжений с выходом амплитудных детекторов 29 и 30. Результат де ления через переключатель 42 поступает в первом такте в блок 33 памяти, а во втором - в блок 34 памяти, после чего производится их вычитание вычитающим устройством 35, Одно- временно сигналы с выходов амплитудных детекторов 30 и 31 поступают на вычитающее устройство 36. Сигналы с выходов вычитающих устройств 35 и 36 посредством устройств 38 и 39 ура новешивания соответственно изменяют коэффициенты передачи управляемых делителей 19 и 20 напряжения в такой последовательности. Сначала регулируется коэффициент передачи управ- ляемого делителя 19 напряжения до те пор, пока значение сигнала на выходе вычитающего устройства 35 не будет равно нулю, при этом работают оба генератора качающейся частоты (в первом такте генератор 1, во втором генератор 2). Затем сигнал с выхода блка 32 деления с помощью переключатеря 42 поступает через масштабирующее устройство 24 на управляющий вход управляемой активной проводимости 8, задавая тем самым значение последней. Осуществляется вторая регулировка - изменение коэффициента передачи управляемого делителя 20 напря- же-ния до тех пор, пока на выходе вычитающего устройства 36 значение сигнала не будет близко к нулю (при этом работает лишь один из генераторов качающейся частоты). После достижения второго состояния квазиравновесия функциональным преобразователе 44 считаются значения сигналов с выходов вычитающего устройства 37 блока 32 деления (через переключател 42), а также с выхода устройства 39 уравновещивания. Значение сигнала на выходе функционального преобразователя 44 пропорционально искомой

j з 0 5 о

5

0

0

влажности нефти или нефтепродуктов, протекаюш 1х через рабочее пространство измерительного емкостного преобразователя 4.

Для устранения дополнительных по- грещностей производится измерение параметров кo meнcaциoннoгo емкостного преобразователя 5 с обезвоженным продуктом или продуктом с известной влажностью, причем алгоритм работы устройства сохраняется с тем отличием, что результаты измерений заносятся в ячейки памяти функционального преобразователя 44 и используются для уменьшения погрешностей, обусловленных изменением температуры и других дестабилизирующих факторов.

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности нефти и нефтепродуктов, содержащее измерительньш и компенсационный емкостные преобразователи, два генератора качающейся частоты, трансформатор, образцовый конденсатор, три усилителя, три образцовых резистора в цепи обратной связи усилителей, два устройства уравновешивания, два управляемых делителя напряжения, три вычитающих устройства, блок деления, суммирующее устройство и функциональный преобразователь, причем три вторичные обмотки трансформатора первыми концами соответственно через измерительньш и кo ffleнcaциoнный емкостные преобразователи и образцовый конденсатор заземлены, а вторые концы этих обмоток соединены с входами соответственно первого, второго и третьего усилителей, выход третьего усилителя через первый уп- равляемьй делитель напряжения присоединен к первому входу суммирующего устройства, при этом выходы первого и второго вычитаюпщх устройств через первое и второе устройства уравновешивания подключены к управляющим входам соо тветственно первого и второго упра.вляемых делителей напряжения, а выход третьего вычитающего устройства соединен с первым входом функционального преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения влажности, в него введены управляемая активная проводимость, второй образцовый конденсатор, четвертый усилитель с четвертым образцовым резистором в цепи обратной связи, два цифровых де11ителя напряжения, два преобразователя амплитудного значения переменного напряжения в цифровой код одно масштабирующее устройство, дифференциатор, три фа- зочувствительных детектора, три амплитудных детектора с закрытым входом, два блока памяти, три пере- ключателя и блок управления, причем выходы генераторов качающейся частоты через первый переключатель подключены к первичной обмотке трансформатора, первый конец четвертой об мотки которого через второй образцовый конденсатор заземлен, а второй е конец через управляемую активную проводимость соединен с входом четвертого усилителя, выходы первого и второго усилителей соединены с вторым переключателем, выход которого соединен с вторым входом суммирующего устройства и с входом первого цифрового делителя напряжения, к выходу которого через дифференциатор и непосредственно присоединены первые входы соответственно первого и второго фазочувствительных детекторов, выход суммирующего уст- ройства соединен через первый преобразователь амплитудного значения переменного напряжения в цифровой код с управляющим входом первого . цифрового делителя напряжения, а также с вторыми входами первого и второго фазочувствительных детекторов, третий фазочувствительньй детектор своим первым входом через второй управляемьм делитель напря- жения и второй цифровой делитель

j о 5 0 5 о

5

напряжения подключен к выходу четвертого усилителя, а второй вход этого фазочувствительного детектора подключен к выходу -первого управляемого делителя напряжения, к выходу последнего присоединен также через второй преобразователь амплитудного значения переменного напряжения в цифровой код управляющий вход второго цифрового делителя на- ,пряжения, выход первого фазочувст- .вительного детектора соединен через первый амплитудный детектор с первым вхрдом блока деления, выход второго фазочувствительного детектора - с первым входом третьего вычитающего устройства и через второй амплитудный детектор с вторым входом блока деления и первым входом второго вычитающего устройства, выход третьего фазочувствительного детектора подключен к второму входу третьего вычитающего устройства и через третий амплитудный детектор к второму входу второго вычитающего устройства, к выходу блока деления через третий переключатель присоединены входы двух блоков памяти, второй вход функционального преобразователя и масштабирующее устройство, выход которого соединен с управляющим входом управляемой активной проводимости, выходы первого и второго блоков памяти подключены к входам первого вычитающего устройства, к выходу второго устройства уравновепшвания подключен третий вход функционального преобразователя, выходы блока управ- леция связаны с управляющими входами трех переключателей и функционального преобразователя.

(pu8.i

Ci

-HI

/

-HUD- СгRZ

(fHjs.Z

Редактор A, Долинич

Составитель В. Немцев Техред Л.Олейник

Заказ 4909/40 Тираж 778Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и от ;рытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная, 4

Корректор И. Муска

Устройство для измерения влажности нефти и нефтепродуктов относится к измерительной технике и может быть использовано в химической и нефтеперерабатывающей промьшшенностях при контроле и измерении влажности нефти, водонефтяных эмульсий и других веществ, диэлектрическая проницаемость которых изменяется в зависимости от концентрации компонентов самого вещества (например, у нефтей различных сортов). Целью изобретения является повышение точности измерения влажности при исключении погрешностей, обусловленных остаточностью параметров схем замещения емкостного преобразователя на низких и высоких частотах. Кроме того, исключается влияние структурной поляризации эмульсии на результат измерения, что обеспечивает уменьшение погрешностей, вызванных изменениями температуры. 2 ил. с S сл 1чЭ СП ч1 « С0 ел