Устройство для измерения порозности псевдоожиженных систем Советский патент 1990 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерению параметров псевдоожкя енного слоя, и предназначено для использования в системах диагностики, регулирования и управления технологическими процессами, основанными на принципе псевдоожижения дисперсного материала потоком газа, а также может быть применено для измерения малых концентраций дисперсного твердого материала в различных газовых потоках.

Цель изобретения -. повышение точности измерений и чувствительности устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения порозности псевдоожиженных систем; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство состоит из чувствительного элемента 1, генератора 2 электромагнитных колебаний, измерительного моста 3, повторителей 4 и 5 напряжения, компаратора 6-, диффе- ренциального усилителя 7, фазочувствительного детектора (ФЧД) 8, фильтра нижних частот, образованного предварительным фильтром 9 нижних частот (ФНЧ), усилителем 10, оконченным фильтром 11 нижних частот, усилителя 12 мощности и регистрирующего устройства 13.

Выход генератора 2 электромагнитных колебаний подключен к общей точке конденсаторов 14 и 15 измерительного моста 3 и к входу компаратора 6, выход которого соединен с входом фазочувствительного детектора 8. Общая точка конденсаторов 16--17 HS

ю.А

сл

мерительного моста 3 подключена к инвертирующему входу повторителя 4 напряжения, а общая точка .конденсато- . ров 18 и 14 и потенциального электрода чувствительного элемента подключена к инвертирующему входу повторителя 5 напряжения, при этом выходы повторителей 4 и 5 подключены к входам дифференциального усилителя 7, .« выход которого подключен к входу ФЧД 8. Выход ФЧД 8 подключен к фильт- ру нижних частот и далее к усилите- лю 12 мощности и регистрирующему устройству 13.J5

Устройство работает следующим об- pasoVi,

Напряжение V, меняющееся с частотой 1-100 кГц по синусоидальному закону, с выхода генератора 2 посту- 20 пает одновременно на одну из вершин измерительного моста 3 и на вход компаратора 6,- Напряжения V ( и Vj с вершин моста 3 поступают на соответствующие повторители 4 и 5 напряже1ШЙ, с вы-. 25 хода которых подаются на входы диффе- ренциального усилителя 7, имеющего одинаковые коэффициенты усиления по обоим входам. Амплитуды напряжений V и V зависят от разбаланса мое- ЗО та, величина которого определяется соотношением сопротивлений плеч переменного резистора и значения емкости чувствительного элемента, т.е. величины порозности псевдоожиженно- j го слоя. А зависимости от разбаланса моста 3 (порозности слоя) на выходе дифференциального усилителя 7 устанавливается синусоидальное напряжение V4. с определенной амплитудой, дО которое подается на вход ФЧД 8, куда также подаются управляющие импульсы отрицательной полярности с компаратора 6. ФЧД 8 осуществляет детектирова- .ние сигнала и на выходе выдает напря- 45 жение Vg., которое поступает далее в предварительный фильтр нижних частот 9, в котором срезаются верхние частоты (обычно вьш1е 50 Гц). С выхода ФНЧ 9 напряжение V,; последбватель-дд но усиливается в усилителе 10, дополнительно отфильтровывается от сетевой и прочих помех в оконечном ФНЧ 11 и через усилитель 12 мощности подается на вход регистрирующего устройст-сс ва 13.I

Устройство используется следующий образом.

Во включенном состоянии устанавливают баланс измерительного моста за счет изменения положения движка переменного резистора, контролируя установление нулевого значения выходного напряжения V- на регистрирующем устройстве 13. При этом измерительный объем первичного преобразователя (емкостного чувствительного элемента) должен быть свободен от твердых частиц исследуемой системы. Нулевое значение .V соответствует порозности слоя (твердых частиц нет).

Затем погружают измерительную ячейку первичного преобразователя в свободную засыпку из твердых частиц исследуемой псевдоожиженной системы, и в зависимости от требуемой чувствительности устройства устанавливают максимальный сигнал V за счет изменения величины обратной связи в усилителе 10. Данное максимальное значение V соответствует порозности свободной засыпки Е, равно обычно 0,4.

Считается, что электрическая емкость системы из твердых диэлектрических частиц прямо пропорциональна их концентрации, т.е. п (1 -8), поэтому градуировочнуг; зависимость выходного напряжения Vy от порозности S считают линейной и строят по двум контрольным точкам, получаемым согласно описанному. Промежуточные значения порозности определяют из градуировочной характеристики, ставя в соответствие измеренные значения напряжения V значениям порозности .

Формула изобретения

Устройство для измерения порозности псевдоожиженных систем, содержащее емкостной чувствительный элемент, связанный с генератором электромагнитных колебаний, функциональным преобразователем и регистрирующим устройством, отличающее с я тем, что,с целью повьшюния точности измерений и чувствительности устройства, функциональный преобразователь содержит измерительный мост, два повторителя напряжения, коьшаратор, дифференцнальньш усилитель, фазочувствительный детектор, фильтр нижних частот, образованный

последовательно соединенными предварительным фильтром нижних частот, усилителем, оконечным фильтром нижних частот, и усилитель мощности, при из 1ерительный мост образован пятью конденсаторами одного номинала и переменным резистором, движок которого Заземлен, а два другие вывода резистора подключены к первым обкладкам первого и второго конденсаторов соответственно, вторые обкладки которых соединены с входами соответствуюпщх повторителей напряжения, к которым также подключены первые обкладки третьего, четвертого и пятого конденсаторов соответственно, вторая обкладка пятого конденсатора заземлена, вторые обкладки третьего и четвертого конденсаторов соединены с выходом генератора и входом компаратора, выход которого соединен с входом фазочувствительного детектора, к которому подключен выход дифференциального усилителя, входы которого соединены с выходами повторителей напряжения, а выход фа- зочувствительного детектора подключен к входу фильтра нижних частот, соединенного с усилителем мощности и регистрирующим устройством, причем

Q емкостной чувствительный элемент подключен одной из обкладок к общей точке первого и третьего конденсаторов, а вторая его обкладка заземлена,при этом суммарная электрическая емкость

15 А чувствительного элемента с соеди ;-. нительной линией должна не более, чем на 50% отличаться от емкости конденсаторов измерительного мостаj а сопротивление R переменного резнс20 тора определяется из условия R (соСдГ , где СО - частота генерируе- мых электрических колебаний.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для использования в системах диагностики, регулирования и управления аппаратами с псевдоожиженным слоем, а также для измерения малых концентраций твердого материала в дисперсных потоках. Целью изобретения является повышение точности измерений и чувствительности устройства. Устройство состоит из последовательно соединенных генератора электромагнитных колебаний, измерительного моста с емкостным чувствительным элементом, компаратора, двух повторителей напряжения, дифференциального усилителя, фазочувствительного детектора, фильтра нижних частот, усилителя мощности и регистрирующего устройства. Измерительный мост образован переменным резистором, движок которого заземлен, и пятью конденсаторами одного номинала. 2 ил.

Фиг1

V.

4r

гл,

% г/ir

V7

AAAAA