Устройство контроля состава многокомпонентных растворов Советский патент 1989 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измери- . тельной технике и может испс льзовать- ся для измерения концентрации жидких или газообразных смесей.

Целью изоб15етения является расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 качающийся частоты (ГКЧ) , разветви- тель (Р) 2, два канала: эталонный и измерительный - выделения сигналов изменения диэлектрической проницаемости (й6) и тангенса угла диэлектрических потерь (utgо),включающие собственно резонансные измерительные (ид) 3 и эталонный (ЭД) 4 датчики, электронный термометр 5, термостат 6, детекторы (д) 7 и 8, элек - тронные ключи (ЭК) 9 и 10, предуси- лители (ПУ) 11 и 12, каскады нелинейного усиления (КНУ) 13 и 14, триггер (Тг) 15, измеритель 16 временных интервалов (ИВИ), дифференциаторы (ДЦ) 17 и 18, каскады 19 и 20 нелинейного усиления (КНУ}, триггер (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, одновиб- ргтор (ОБ) 32, электромагнитный кла-. пан 33, логическую схему (ЛС) 34, ;одновибратор (ОВ) 35 аи ал о го-цифр от4 QD k| СЛ СП

3149

ввде преобразователи (АЦП) 36 и 37, микропроцессор (МП) 38 с индикатором 3, Эталонный датчик 4 размещен в термостате 6,

Устройство работает следунщим 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 ж|1дкость в процессе измерений поддер- жйвается при постоянной температуре, Цэубчатая вставка ИД 3 через электро- м гнитный клапан 33 связана с трубо- п|роводом контролируемой жидкости ИД 3: С клапаном 33, нагревателем 31 и т1ермометром 27 также образуют единый &|еханический узел.

Высокочастотные сигналы с датчиков поступают на детекторы 7 и 8, на вЬ1ходе которых формируются сигналы в виде резонансных импульсов, причем в еменно.е -положение максимумов этих и|мпульсов пропорционально диэлектри- ч|еской проницаемости 5 соответствую- щ|ей жидкости , а их ширина-тангенсу диэлектрических -потерь tgS . Ре- : З;онансные импульсы черйз ЭК 9 и 10 Поступают на ПУ 11 и 12, работающие Е| режиме линейных .усилителей, С вы- 11У сигналы поступают на КНУ 13 и| J4 и ДЦ 17 и 18. В КНУ каждый из Сигналов усиливается и искажается, , - liaK, чтобы обеспечить более четкое i- йыделение точки максимума, что особенно важно для широких импульсов, характерных для-веществ с большим уровнем диэлектрических потерь. Выходными сигналами КНУ 13 и 14 запускается Тг 15, на выхсОз,е которого формируется импульс, длительность которого пропорциональна i . изменению диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости относительно эталонной,

В ДЦ 17 и 18 резонансные импульсы дифференцируются так, что на выходе каждого из них формируется пара раз- иополярных импульсов, максимумы 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 Тг 21

0

5

с

Q 5

5

0

5

0

5

0

и 25 формируются импульсы, длительности которых соответствуют ширине резонансных импульсов ИД 3 и ЭД 4 и которые пропорциональны тангенсу угла диэлектрических потерь tg5 соответственно контролируемой и эта- лонной 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 удобства работы целесообразно, чтобы набор сигналов отвечал наборам температур, превышагацих 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 Тг 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 термометра 27 и уменьшению сигнал, с выхода СС 28, При совпадении сигналов на выходах СС 28 на ее выходе появляется нулевой сигнал, который меняет состояние Тг 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 соответ- ствующем входе 34 на выходе. 34 фор-. мируется частота , которая разрешает работу МП 38 на прием информации. Единица с выхода ЛС 34 запускает ОБ 35, который формирует импульс дли- тельностью, необходимой для работы- Ml 38 на прием информации. Наличие импульса на Н)1ходе 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 эквивалентно появлению нуля на ее выходе и запрещению работы МП 38, Цикл повторяется. После отработки всех температур задним фронтом очередного импуль- са с ОВ 35 СУТ 29 переводится: .в ист ходное состояние, что эквивалентно

появлению на ее выходе отрицательног импульса. Отрицательным сигналом с выхода СУТ 29 Тг 30 поддерживается в исходном состоянии и не вгслючает нагреватель 31, но запускает ОБ 32, который включает клапан 33 на прокачку жидкости. Импульс с выхода ОБ 32 поступает на управляющий вход ЛС 34, поддерживая ее в исходном сое- тоянии, и на МП 38, разрешая обработку накопленной информации. Длительность импульса ОБ 32 должна обеспечить обработку информации в МП 38 и восстановление исходной температуры

новой порции контролируемой ЖИДKJЭCти. После завершения этого цикла ра- боты на Информационных входах ЛС 34 окажутся сигналы, готовые из;менить ее состояние так, что окончание им- пульса на выходе ОБ 32 приведет к срабатыванию ЛС 34 на начальном уровне температуры и переводу МП 38 в режим накопления информации.

Блок индикации работает следуюпщм образом. На выходы МП 38 поступают с АЦП 36 и 37 сигналы о температурах эталонной и контролируемой жидкостей, а с ИВИ 16, 22 и 26 сигналы о длительностях импульсов с выходов со- ответствукщих измерительных триггеров Обработка сигналов осуществляется по

записанной в МП 38 программе, которая должна также содержать сведения

о периоде Т качания частоты ГКЧ 1: величины f и tgо эталонной жидкости и градуировочные кривые Программа предусматривает путем сравнения длительности импульса с выхода,Тг 15 с периодом Т определение знака Л , а

с соответствующей градуировочной квивой - величины U , а таюке путем Сравнения длительностей импульсов с выходов Тг 21, 25. и их разности с соответствующей градуировочной кри-- вой определеше величины utgo, 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,эталонных 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 программно. После определения значений

й и tg ( 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, Формула изобретения

Устройство контроля состава многокомпонентных растворов, содержащее трубопровод прокачки контролируемой жидкости с электромагнитным клапаном генератор качающейся частоты, развет витель, два измерительных канала - рабочий и эталонный, каждый из кото- рых-содержит последовательно соединенные 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,

отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно включает два электронных термометра, нагреватель контролируемой жидкости, дополнительный триггер и управлянщий одно- вибратор, схему установки температуры контролируемой жидкости, схему сравнения и логическую схему с одновиб- ратором, аналого-цифровые преобразователи, измерители временных интервалов, причем входы схемы сравнения соединены с электронным термометром контролируемой жидкости и выходом схемы установки температуры, -а ее первый выход - с одним из информаци- онных входов логической схемы, другой информационный вход которой подключен к электронному термометру эталонной жидкости, входы дополнительного триггера соединены с выходами схем сравнения и установки темпеатуры, а его выход - с нагревателем, вход управляющего одновибратора соединен с выходом схеьы ус гановки температуры, а выходы подключены сответственно к электромагнитному клаану и управляющему входу логической хеМ), один из выходов которой связан входом одновибратора, выход котороо соединен с входом схемы установ1си

температуры, канш1Ы выделения сит на- лов содержат электронные ключи, каждый из которых включен между выходом детектора и входом предусилителя и соединен с выходом логической схемь, блок индикации содержит микропроцессор, соединенный с выходом логической схемы, через аналого-цифровые преобразователи - с электронными териомет- paNtti, а через измерители временных интервалов - с .триггерами измерительных каналов.

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.