Способ определения концентрации водных растворов спирта Советский патент 1977 года по МПК G01N33/14 

Изобречслие относится к иищевии прилгышленносш, в частности к спиртовому и ликероводочному производству, и можег оыть использовано при дистанционном непрерывно.м контроле концентрации водных растворов сиирга, а так же для автоматизации процессов спиртового нроизводства. Известен способ определения концентрации водных растворов спирта, предусматривающий воздействие высокочастотных колеОаний на водно-спиртовую смесь 1J. Недостатком известного способа является то, что измерение концентрации водных растворов спирта осуществляют путем измерения параметров первичного преооразователя катушки индуктивности с помощью мостовых схем, обладающих значительной инерционностью и громоздкостью, низкой помехозащищенностью. Кроме того, известный способ обладает низкои чувствительностью и пригоден липль для контроля малых концентраций спирта в водно-спиртовой смеси. Целью изобретения является повыпление точности определения концентрации водных растворов спирта. Это достигается тем, что измеряют фазовый сдвиг между падающим и отраженным потоками высокочастотных колебаний от поверхности водно-спиртовой смеси и в зависиости ит Пи иученпого значения фазового двига судят о концентрации водных раствоов спирта. На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления способа. для из.мерения коицентрацни водных растворов спирта передают колебания генератора 1 высокой частоты и - U m&in wi(l) через ответвитель 2 и соединительную линию 3 в коаксиальный первичный преобразователь 4, являющийся однородной длинной линией и погруженный в водно-спиртовую смесь. Распределение напряжения в первичном преобразователе 4 в любой момент можно рассматривать как результат наложения двух волн - прямой и встречной, перемещающихся внутри коаксиального преобразователя в противоположном направлении с одинаковой фазовой скоростью. и (X, i) и,, (X, t) + встр (X, i)- (2) Прямая волна Lnp. распространяется от входа первичного преобразователя к поверхности водно-спнртового раствора, встречная волна встр-, образованная в результате отражения от поверхности раствора, распространяется в направлении, обратном падающей ко входу первичного преобразователя, и от него через соединительную линию 3 и ответвитель 2 к одному из входов фазоизмерительного блока 5. Таким образом, на один из входов фазоизмерительного блока 5 иостуиает отраженная высокочастотная электромагнитная волна t/BCTp-, содержащая фазовый сдвиг ср относительно падающей волны Lnp., являющейся опорной. Мгновенное значение напряжения подаваемого па вход фазоизмерительного блока 5 определяется выражением встр - - и.,т sin (и/ + ср) ср - фазовый сдвиг между нанряжениямп и t/DCTp L2, содержащийся в отрнпательиой волне LBCTP- Фазовый сдвиг ф возннкает вследствие пройденного пути и электромагнитной волной ф1, а также вследствне зависимости от свойств среды ф2. Фазовый сдвиг ф, определяется выраженне.м -, Pl + . где /1 - длина соединительной лннпн; /2 - расстоянне от входа нервнчного преобразователя до границы раздела воздух-сннрт; PI - постоянная распространения, зависнт от диэлектрика, занолняющего соединительный кабель, и определяет нриращеиие фазового сдвига электромагиитной волиы на едиинцу длины кабеля; 2 - постоянная раснространения э.чектромагнитной волны в воздухе, онределяет приращение фазового сдвига электромагнитной волны на единицу длнны иервнчного иреобразователя. Помимо этого фазовый сдвиг ф2 отраженной волны завнсит от свойств среды н определяется выражение.ч: 2 vsal/cos 5 sin .a-coso ) Таким образом суммарный фазовый сдвиг отраженного высокочастотного колебания L.HTp равен: T-Ti + 2. Мгновенное значение паиряжения, подаваемого на фазоизмерительный блок 5, равно; Бстр 2 -- sin (wt -f + + -fa)- (7) Причем (pi PI/I- - 2/2 const, так как длина соединительной линии 1 остается постоянной, длина незаполненной части первичного преобразователя /2 также постоянна, что онреде.чяется условиями измерений по предлагаемому способу. Постоянные распространения (ii и р2 также неизменны во времени. ФазовыГ сдвиг ф1 учитывается фазовращателем 6 установки иуля. На второй вход фазоизмерительного блока 5 от генератора ВЬЕСОКОЙ частоты 1, через фазовращатель Ь подается опориое напряжение, содержащее фазовый сдвиг (pi-(pi (/,„ - -- sin (и/ + 9i).(8) Таким образо.м, в фазоизмерительном блоке 5 нроисходит измереиие разности фазовых сдвигов между иаиряжения.ми IJz и з- Сигнал от фазонзмерительпого блока 5 поступает на вторичный нрибор 7, сградуироваппый в единицах концентрации раствора спирта. Фор .1 у л а п 3 о б р е т е н и я . Способ определепня концентрации водных растворов спнрта, предусматривающий воздействие высокочастотных колебаний на водно-сниртовую смесь, отличающийся тем, что, с целью повьипения точности определения, измеряют фазовый сдвиг между иадающи.м и отраженным потоками высокочастотных колебаний от новерхностн зодно-спиртовой смесн II в зависимости от полученного значения фазового сдвига судят о концентрации водиых растворов спирта. Источники инфор.мацни, принятые во внимание при экспертизе: 1- Дикий Б. Ф. Автоматический контроль состава и свойств пищевых продуктов. М., «Пищевая про.мыщленность, 1968, с. 178 (прототип).