Устройство для измерения влажности при замораживании в вакууме лекарственных растворов и продуктов микробного синтеза Советский патент 1991 года по МПК G01N33/48 

Устройство для измерения влажности при замораживании в вакууме лекарственных растворов и продуктов микробного синтеза относится к медико-биологическому оборудованию.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 - камера замораживания; на фиг, 3 - диаграмма напряжений.

Устройство содержит камеру 1 замораживания с блоком 2 управления,внутри которой установлена плита 3 со встроенной измерительной кюветой 4, снабженной датчиком 5 теплового потока, датчик 6 температуры, через блок 7 умножения, соединенный с регистратором 8, эталонную кювету 9 с вторым датчиком 10 теплового потока, последовательно соединенные нуль-орган 11, поляризованное реле 12, второй блок 13 умножения, интегратор 14 и делитель 15, выходом подключенный к второму входу регистратора 8, датчик 16 сопротивления,через третий блок 17 умножения подключенный к третьему входу регистратора 8, дифференциатор 18, задатчик 19, подключенный к второму входу нуль-органа 11, стенки 20 кюветы, основание 21 и крышку 22 кюветы, штифт 23, внутренний электрод 24, наружный электрод 25, сопряженный со стенкой 20,

О

4 О Ь. СО

to

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений при открытой крышке 22 измерительная кювета 4 заполняется исследуемым материалом, герметично закрывается и устанавливается в плите 3. Заданием программы изменения температуры охлаждения в б токе 2 управления устанавливают выбранную скорость охлаждения. Значение величины электрических сигналов, поступающих в нуль-орган 11 до начала кристаллизации закладывают в задатчик 19. Включают питание датчика 16 сопротивления и в кювете 4 между зпек- тродачи 20 и 24 создают направленное электрическое поле. Теп повой поток направлен к плите 3 через датчик 5 теплового потока. Сначала величина его будет ниже, поскольку эталонная кювета 9 не содержит в своем объеме исследуемый продукт.

Теплота, отводимая к плите 3 из кюветы 4, складывается из теплоемкости продукта и теплоемкости кюветы, т.е.

qKn qn + qK,(1)

где дкп удельное количество теплоты, отводимое из кюветы через датчик 5 теплового потока;

qn - удельное копичество теплоты, выделившееся из продукта при его охлажде- нии до начала кристаллизации;

qK - удельная теплота, прошедшая через датчик 5 теплового потока, выделившаяся при охлаждении кюветы 4.

Поскольку теплота в кюветах отводится только через первый и второй датчики 5 и 10 теплового потока, то образующийся в сигнал термоздс пропорционален величине теплового потока, проходящего через него и выражение (1) может быть записано в следующем виде:

К2 Nn + К2 NK . K2(Nn + NK) K2N,(2)

где К2 тарировочный коэффициент датчика теплового потока;

N - значение термоэдс с датчика теплового потока.

Для кюветы 9 удельные тепловыделения соответствен но составят

q«3 дэ,, (3)

где qK3 - удельные тепловыделения, проходящие в процессе охлаждения кюветы 9 через датчик 10 теплового потока;

qa - удельные тепловыделения, образованные в процессе охлаждения кюветы 9.

По аналогии с (2) выражение (3) может быть записано в виде

К2 N3(4)

(тарировочные коэффициенты датчика 5 и датчика 10 равны, так чзки кюветы и датчи0

5

0

5

0

ки теплового потока выполнены идентичными).

Следовательно, с учетом (2) и (4) для встречно включенных датчиков теплового потока во времени будет равен

q (3 qicn (т) + Цкэ (г)

- К2 Nn (г) + К2 Мк (т) ч+ К2 N3 (г) К2 Nn (т).(5)

На фиг. 3 показано, что процесс охлаждения продукта, характеризуется интервалом времени от ть до гк. При этом, поскольку электропроводность материала в процессе охлаждения возрастает, имеет положительное значение и первая производная электропроводности материала во времени. Поэтому сигнал с датчика 16 сопротивления поступает во второй блок 17 умножения, где перемножается с постоянным коэффициентом Кз и в виде численного значения сопротивления поступает на вход регистратора 8. Одновременно сигнал поступает на вход дифференциатора 18 и далее на управляющий вход поляризованного реле 12 и замыкают контакты, что позволяет беспрепятственному прохождению сигнала с выхода нуль-органа 11 на вход третьего блока 13 умножения.

Б момент начала кристаллизации влаги в продукте величина сигнала с встречно включенных датчиков теплового потока возрастает, и сигнал, пройдя нуль-орган 11, поляризованное реле 12, перемноженный в третьем блоке 17 умножения на постоянные значения величин коэффициента датчика теплового потока К2 и теплоту фазового превращения воды гс, фиксируется регистратором 8 в виде переменной во времени величины удельных тепловыделений. Одновременно сигнал с блока 13 умножения поступает на вход интегратора 14, где суммируется и позволяет определить количество теплоты, выделившейся от начала кристаллизации до текущего момента. На фиг. 36 оно характеризуется площадью под кривой 5 удельных тепловыделений g f (т) на текущий момент времени в виде зависимости

Q f(t)rK при Р Ямакс

K2frHN(r)dr

K2Nn(r)-Ar,(6)

где R - Нмакс - электрическое сопротивление продукта в момент завершения кристалли- в продукте.

Количество влаги Wen в продукте в соответствии с зависимостью (6) определяется как

«- г-го

где гс - удельная теплота кристаллизации материала (теплота фазового превращения).

5

0

0

5

По завершении кристаллизации электропроводность материала принимает постоянное значение D (см. фиг. Зв). При этом сигнал с датчика 16 сопротивления, пройдя через блок 17 умножения, поступает в дифференциатор 18 и дифференцируется, принимая нулевое значение. Поляризованное реле 12 размыкается и дальнейшее увеличение значения влажности продукта не происходит. Максимальная величина влажности, записанная в регистраторе 8, и является величиной влажности замороженного продукта.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения влажности при замораживании в вакууме лекарственных растворов и продуктов микробного синтеза, содержащее камеру замораживания с блоком управления, внутри которой установлена плита со встроенной измерительной кюветой, снабженной датчиком теплового потока, и датчик температуры, через блок умножения соединенный с регистратором, отличающееся тем, что, с целью

повышения точности, оно дополнительно содержит эталонную кювету с втооым датчиком теплового потока, встречно включенным с первым датчиком теплового потоке и

соединенных с последовательно соединенными нуль-органом, поляризованным реле, вторым блоком умножения, интегратором и делителем, выходом соединенным с вторым входом регистратора, датчик сопротивления, через третий блок умножения подключенный к третьему входу регистратора, дифференциатор, выходам подключенный к второму входу поляризованного реле, а входом - к выходу третьего блока умножения,

задатчик, подключенный к второму входу нуль-органа, четвертый вход регистратора соединен с выходом второго блока умножения,

2, Устройство поп. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что кювета содержит стенки, основание и крышку и через штифт соединена с плитой, внутренний и внешний электроды датчика сопротивления в кювете выполнены соосно и вместе с датчиком теплового потока сопряжены со стенкой.

г

Ј KttffW Of- 01 Јt tZ M S Ј

--///У-

i

Изобретение относится к медико-биоло- (ическому оборудованию. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит камеру 1 замораживания с блоком 2 управления, внутри которой установлена плита 3 с встроенной измерительной кюветой 4, снабженной датчиком 5 теплового потока, датчик температуры, через блок 7 умножения, соединенный с регистратором, эталонную кювету 9 с вторым датчиком 10 теплового потока, последовательно соединенные нуль-орган, поляризованное реле, второй блок умножения, интегратор и делитель, выходом подключенный к второму входу регистратора, датчик 16 сопротивления, через третий блок умножения подключенный к третьему входу регистратора, дифференциатор, задатчик, подключенный к второму входу нуль-органа, стенку 20 кюветы, основание 21, крышку 22 кюветы и штифт 23, внутренний электрод 24 и наружный электрод 20, сопряженный со стенкой 20 кюветы. Дифференциальный метод, датчик 16 и блок 17 обеспечивают повышение точности измерения, 1 з.п.ф-лы, 3 ил. Ј

Ш6ГО1