Устройство для измерения размеров частиц, суспензированных в жидкой среде Советский патент 1991 года по МПК G01N15/12 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для контроля состава жидких сред и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения автоматической электрической калибровки устройства, а также повышение его эксплуатационных характеристик за счет обеспечения режима управления источника питания датчика.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

Устройство содержит детектирующую схему 1, анализатор 2 амплитуд импульсов

и схему, состоящую из источника 3 питания датчика и схемы управления

Кондуктометрический пэтчик состоит из сосудов 4 и 5 и электродов б и 7. Электрод 6 и сосуд 5 опущены в сосуд 4, а электрод 7 опущен в сосуд 5. В стенке последнего имеется отверстие правильной цилиндрической формы, называемое в дальнейшем апертурой 8. Электроды 6 и 7 размещены по обе стороны апертуры 8 и образуют электрохимическую ячейку при наливании в сосуд 4 суспензии исследуемого порошка в соответствующем электролите Сосуд 5 подсоединен к источнику разрежения, который создает поток суспензии из сосуда 4 в сосуд 5 через апертуру 8, обеспечивая прохождение частиц исследуемого порошка через

О VI

ю

СА

2

апертуру 8. причем концентрация частиц в суспензии выбирается достаточно малой, чтобы вероятность одновременного прохождения через апертуру 8 двух или более частиц была пренебрежимо малой.

Выход источника 3 питания датчика соединен с электродом 6 датчика и с входом детектирующей схемы 1, а электрод 7 датчика подключен к общей шине питания. Детектирующая схема 1 состоит из конденсатора 9 и усилителя 10 импульсов. Входом схемы 1 является первая обкладка конденсатора 9, вторая обкладка которого соединена с входом усилителя 10, а выход последнего является выходом схемы 1.

Источник 3 питания датчика и усилитель

10импульсов детектирующей схемы 1 выполнены с управляющими входами. Вход усилителя 10, управляющий величиной его коэффициента усиления К, является управляющим входом схемы 1.

Схема управления содержит генератор

11импульсов, схему 12 стабилизации амплитуд импульсов, источник 13 логических сигналов, элемент И 14, инвертор 15 и электрически управляемый переключатель 16. Выход генератора 11 подключен к первому входу схемы 12 и к первому входу элемента И 14, второй вход которого подключен к входу инвертора 15 и к выходу источника 13 логических сигналов. Выход элемента И 14 соединен с управляющим входом источника 3 питания датчика, а выход инвертора 15 - с управляющим входом электрически управляемого переключателя 16. Нормально замкнутые контакты последнего подключены к входу анализатора 2 амплитуд импульсов, а нормально разомкнутые контакты - к второму входу схемы 12. Выход последней соединен с управляющим входом детектирующей схемы 1, выход которой подключен к общей точке контактов электрически управляемого переключателя 16.

Источник 3 питания датчика может содержать источник 17 опорного напряжения, резистор 18, являющийся верхним плечом делителя опорного напряжения, последовательно соединенные резисторы 19 и 20, образующие нижнее плечо делителя, электрически управляемый ключ 21 и стабилизатор 22 тока, выход которого является выходом источника 3 питания датчика. Выход источника 17 подключен к первому выводу резистора 18, второй вывод которого подключен к входу стабилизатора 22 тока и к первому выводу резистора 19. Второй вывод резистора 20 заземлен, а параллельно резистору 20 подключены нормально разомкнутые контакты электрически управляемого ключа 21, управляющий вход которого является управляющим входом источника 3. Схема 12 стабилизации амплитуд импульсов в схеме управления может содержать синхронный детектор 23, источник 24 опорного напряжения и схему 25 формирования сигналов управления, например усилитель постоянного тока. Первым входом схемы 12 является управляющий входдетек0 тора 23, а вторым входом - аналоговый вход детектора 23, выход которого подключен к первому входу схемы 25 формирования сигналов управления. Второй вход последнего соединен с выходом источника 24. При этом

5 выход схемы 25 формирования сигналов управления является выходом схемы 12.

На фиг. 2 показаны диаграммы напряжений в режиме калибровки, поясняющие работу устройства,

0 где Un - напряжение на выходе генератора импульсов;

Ui3 - напряжение на выходе источника логических сигналов;

Uis - напряжение на входе стабилиза5 тора тока в источнике питания датчика; Уз - напряжение на датчике; Ui - напряжение на выходе детектирующей схемы при коэффициенте передачи синхронного детектора, равном единице,

0Uon24 - заданное напряжение на выходе

источника опорного напряжения в схеме стабилизации амплитуд импульсов;

Ui2 напряжение на выходе схемы стабилизации амплитуд импульсов.

5Устройство работает следующим образом.

Генератор 11 импульсов подает сигнал Un (фиг. 2) на первый вход схемы 12 стабилизации амплитуд импульсов и на первый

0 вход элемента И 14,подготавливая устройство к работе.

Режим работы задается источником 13 логических сигналов 1Мз путем формирования на его выходе сигнала логического нуля

5 (режим Измерение) или сигнала логической единицы (режим Калибровка).

В режиме Измерение сигнал UIG логического нуля поступает на второй вход элемента И14 и на вход инвертора 15. Этот

0 сигнал через инвертор 15 удерживает контакты электрически управляемого переключателя 16 в положении, показанном на фиг, 1, и одновременно блокирует поступление импульсов от генератора 11 на управляющий

5 вход источника 3 питания датчика, оставляя контакты электрически управляемого ключа 21 в разомкнутом положении. При этом кон- дуктометрический датчик питается от источника 3 неизменным током I, задаваемым опорным напряжением U0ni7 источника 17.

Импульсы напряжения с датчика, вызванные частицами, проходящими через апертуру 8, поступают на вход детектирующей схемы 1 и далее - через конденсатор 9 на вход усилителя 10 импульсов с регулируемым коэффициентом К усиления. С выхода последнего сигналы поступают через выход схемы 1 и нормально замкнутые контакты переключателя 16 на вход анализатора 2 амплитуд импульсов.

В режиме Калибровка сигнал 1Мз логической единицы через инвертор 15 воздействует на электрически управляемый переключатель 16, переключая его контакты, и одновременно поступает на второй вход элемента И 14, разрешая прохождение импульсов с генератора 11 через элемент И14 на управляющий вход источника 3. При этом ключ 21 замыкает свои контакты, закорачивая резистор 20 делителя опорного напряжения в источнике 3. Это изменяет коэффициент деления делителя и создает приращение напряжения AtJis, которое стабилизатором тока 22 преобразуется в соответствующее изменение тока, формируя на выходе источника 3 импульс тока ДI. Так

AUie как отношение напряжении -пзавиU18

сит только от коэффициента деления делителя и не зависит от напряжения Uie, то и соответствующее ему отношение тоД1ков -:- const и не зависит от величины

тока I.

Импульс тока Д создает на датчике импульс напряжения Д Уз, который поступает на вход детектирующей схемы 1 и уси- ливается усилителем 10. Усиленный импульс Ui поступает через контакты переключателя 16 на второй вход схемы 12 стабилизации амплитуд импульсов и далее - на аналоговый вход синхронного детектора 23. на управляющий вход которого поступает сигнал Un с первого входа схемы 12. Синхронный детектор 23 может содержать последовательно соединенные схему выборки - хранения и низкочастотный фильтр. За счет усреднения импульсов при детектировании исключается влияние на результат измерения импульсов, случайно распределенных во времени. Низкочастотный фильтр синхронного детектора 23 выделяет постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде импульса на выходе детектирующей схемы 1, Схема 25 формирования сигналов управления сравнивает это напряжение с задан- ным опорным напряжением U0n24 источника 24 и вырабатывает регулирующий сигнал Ui2. Последний поступает с вы0

5

0

5

0

5

0

5

0

хода устройства 25 через выход схемы 12 и управляющий вход схемы 1 на управляю щий вход усилителя 10, изменяя его коэффи циен i усиления К так, чтобы обеспечивалось равенство напряжений на входах схемы 25. Таким образом, при подаче на датчик импульса тока заданной величины Д I схема обеспечивает при постоянстве отношения

Д|

токов -г- равенство выходного напряжения 1Н детектирующей схемы 1 заранее заданной постоянной величине Uon24. что позволяет устранить влияние удельного сопротивления электролита на результат измерения и тем самым достигается независимость амплитуды импульсов на входе анализатора 2 от параметров датчика. Выполнение второго источника 17 опорного напряжения с управляющим входом позволяет регулировать абсолютную величину тока I датчика и импульс тока ДГ на выходе источника питания датчика.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения размеров частиц, суспензированных в жидкой среде, содержащее кондуктометрический датчик размеров частиц с двумя электродами, детектирующую схему, анализатор амплитуд импульсов, источник питания датчика и схему управления, причем первый электрод подключен к общей шине питания, а второй электрод соединен с выходом источника питания датчика и входом детектирующей схе- мы, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и усилителя, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет обеспечения автоматической электрической калибровки, схема управления содержит генератор импульсов, источник логических сигналов, инвертор, элемент И, синхронный детектор, первый источник опорного напряжения, схему формирования сигналов управления и электрически управляемый переключатель, при этом выход источника логических сигналов соединен с входом инвертора и первым входом элемента И, выход которого подключен к управляющему входу источника питания датчика, выход инвертора подсоединен к управляющему входу электрически управляемого переключателя, нормально замкнутый контакт которого подключен к входу анализатора амплитуд импульсов, нормально разомкнутый контакт соединен с вторым входом синхронного детектора, выход детектирующей схемы подключен к общей точке контактов электрически управляемого переключателя, выход синхронного детектора соединен с

первым входом схемы формирования сигма лов управления, к второму входу которой подключен выход первого источника опорного напряжения, а выход схемы формирования сигналов управления соединен с управляющим входом детектирующей схемы, к которому подключен управляющий вход усилителя, а выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента И и первому входу синхронного детектора.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что источник питания датчика содержит второй источник опорного напряжения, первый, второй и третий резисторы, электрически управляемый ключ и стабилизатор тока, выход которого является выходом источника питания датчика, при этом выход второго источника опорного напряжения подключен к первому выводу первого резистора, второй вывод которого подключен к входу стабилизатора тока и к последовательно соединенным второму и третьему резисторам, причем второй вывод первого резистора подключен к первому выводу второго резистора, второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной питания, а параллельно третьему резистору подключены нормально разомкнутые контакты электрически управляемого ключа, управляющий вход которого является управляющим входом источника питания датчика.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик путем обеспечения режима управления источника питания датчика, выход схемы формирования сигналов управления выполнен с возможностьюподключениякдополнительному управляющему входу источника питания датчика, к которому подключен управляющий вход второго источника опорного напряжения.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения автоматической электрической калибровки. 0устройство содержит источник питания датчика и усилитель (У) импульсов детектирующей схемы, выполненные с управляющими входами, анализатор (А) амплитуд импульсов и схему управления, включающую схему стабилизации амплитуд импульсов. На выходе источника формируется калибровочный сигнал ΔI, а коэффициент K усиления У регулируется при изменении условий измерения. Регулирование K осуществляется сигналом со схемы стабилизации амплитуд импульсов. При этом на входе А получается сигнал стабильной амплитуды, соответствующий частице определенного размера. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Г

Фиг.1

и

11

п п п п п п п

U,

п П П

Фиг. г