Сигнализатор изменения состава жидкости Советский патент 1979 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к устройст вам для контроля составов жидких сре по изменению их физических характеристик. Известны применяемые для контроля физических параметров сред регенеративные сигнализаторы типа электронных реле l , Недостатком известных приборов яв ляется то, что при монотонном измене нии электрических napavieTpoa среды от ее заданного (исходного) значения эти сигнализаторы регистрируют только одностороннее ; предельное измене-;; ние этого электрического параметра среДЫ; либо меньше, либо больше заданного значения. Однако в ряде химических произ-. водств в технологическом процессе возникает необходимость контроля не одного, а двух предельных значений электрического параметра, одно из ко торых больше, а другое меньше заданного значения. Так,.при эксплуатации двухмембранных насосов-дозаторов было установлено, что дистанционный контроль исправности насосов целесообразно вести, контролируя целостность разделительных мембран путем проверки чистоты разделительной жидкости и скопления в мембранной полости газов. Поскольку при повреждении мембран в разделительную жидкость могут поступать как. газы (воздух) к органические среды (гидроприводная жидкость) ,так и технологические -растворы кислот,солей и щелочей,то применяемый прибор дрлжен обеспечить регистрацию и тех п других сре.ф, В нефтехимии необходим контроль накопления в воде как нефтепродуктов, так и кислот и щелочей Существует потребность в приборе для аналитического контроля концентрации отдельных ксмлпонентов в растворе путем регистрации отклоцейия концентрации от среднего (исходного) значения. Известен прибор, выполненный в виде автогенератора, в цепь обратной связи которого включен контактный двухэлектродный датчик, соединенный с усилителем и содержащий на выходе индикаторное устройства З . При изменении физических свойств раствора будет изменяться коэффициент передачи радиочастотного сигнала с выхода датчика на.вход усилителя. При достижении пороговой величины обрат3ной связи автоколебания в системеусилитель-датчик-усилитель сорвут ся, что будет зарегистрировано индика тором. Регулировкой настройки усилите ,ля (регулируемая дополнительная цепь отрицательной обратной связи) можно в данном приборе изменять предельные значения физического параметра, при которых будет происходить срыв автоколебаний, . Недостатком этого прибора является монотонное изменение коэффициента передачи напряжения через датчик одновременно с монотонными изменениями электрических свойств жидкости в ячейке. Цоэтому прибор невозможно применить для контроля, например, разделительной жидкости в двухмембран ных насосах. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и создание, сигнализатора изменения состава/жидкости, обеспечивающего без дополнительных пе рестроек регистрацию двух предельных растворов, концентрация компонентов в которых больше-и меньше концентрации их в исходном составе. Поставленн я цель достигается тем что в датчик введен дополнительный электрод, подключенный к нулевой шине автогенератора, а два других электрода соединены соответственно с входом и выходом усилителя через последовательнр подключенные к электродам резисто ил. . Сигнализатор выполнен в виде полупроводникового вторичного блока и цепи, обратной связи с датчиком (преобразрвателем) контролируемого параметра, включенным в эту цепь, На фиг, .1 показана структурная схе ма сигнализатора. :

7

.tJC Э-К ВЫХ.ус В выражении (1) величины2з.дИ2.явля ются некоторой функцией от удельной Электропроводности жидкости и ОпределЯйТся как конст руктивными параметрами электродной части датчика, так и Шёктрохимйческйми процессами, протекающими в жидкости н границе металл электрода-раствор. Различ ный Характер электродных электрохимически процессов для каждой из жидкостей. а также для различных металлов и вида их обработки не позволяет однозначно расчетным путем определить ту зависи мость, с тем чтобы в расчётной формуле (1) вместо межэлектродных импеданЬЪв использовать конструктивные параме радатчика и значения удельной . элекТрОпроводности жидкости. Поэтому значения 1э-э 2э-к °5 экспериментально для реального макета датчика и среды.

(1) Аоп(.ус1(2э.э 2 э-к1 2э-к(.9с))( 16 Вторичный блок содержит индикатор 1, усилитель 2, источник питания 3, В цепь обратной связи входят датчик 4 и линии связи 5, В качестве датчика использована трехэлектродная электролитическая ячейка, на входе и выходе которой к двум потенциалонесущим электродам подключены дополнительные элементы в виде импедансов с сосредоточенными параметрами (например, резисторы). Другие концы резисторов соединены линиями связи с усилителем. Корпус датчика (третий электрод) через экран линий связи соединен с шиной нулевого потенциала вторичного блока (заземлен) , На фиг, 2 показана эквивалентная схема датчика с.дополнительными элементами, а таК-же те элементы усилителя которые участвуют в формйровании зависимости коэффициента передачи датчика (распределенные импедансы линий связи для упрощения расчетов опущены) . Приняты следующие обозначения: вх.ус Бых.ус модули входных и вы-, ходных импедансов усилителя; вых.ус выходное напряжение усилителя; 2 доп дополнительные элементы, вводимые в цепь на входе и выт ходе датчика ; 2э.и Z.3.3 - распределенные импедансы жидкости в промежутках электрод-корпус и электрод-электрод (модульные значения).; потенциалонесущие электроды; К. - корпус датчика (третий электрод) . Коэффициент передачи такой цепи определяется зависимостью: Введение на входе и выходе датчика дополнительных элементов позволяет получить при определенных значениях з.дИгд.цМаксимальный коэффициент передачи цепи обратной связи с датчиком контролируемого параметра в ней, При Одновременном изменении межэлектродных импедансов (увеличении их или уменьшении) общий коэффициент передачи цепи падает. Математический анализ выражения (1) позволил получить функциональную зависимость между величинами 21доп и параметрами датчика и измерительной схемы при максимальном значении коэффициента передачи цепи: На фиг, 3 изображены расчетные гр фики, характеризующие зависимость коэффициента передачи от величины им педанса межэлектродного промежутка для датчика - прототипа з (кривая а) и для описанного датчика с дополнительными элементами (кривая б). Различие графиков зависимости при использовании датчика описанной кон- струкции позволяет реализовать в пре ложенном сигнализаторе (в отличие от прототипа) регистрацию отклонений состава раствора от исходного состава. Это осуществляется выбором такого коэффициентапередачи усилителя, при котором на растворе исходного состава (коэффициент передачи датчика максимален) соблюдались условия самовозбуждения усилителя, а при изменении состава автоколебания в замк нутой системе усилитель-датчик-усйли тель срывались. Настройка сигнализатора на среды, в которых необходимо обеспечить максимальный коэффициент передачи датчи ка, производится подключением на вхо де и выходе датчика дополнительных элементов, величина которых определя ется из зависимости (2). При этом расчете в предлагаемую формулу подставляются значения межэлектродных импедансов, измеренные на конкретном макете датчика, и растворе заданного состава. На фиг. 4 показаны три зависимости коэффициента передачи от удельной электропроводности измеряемой среды, экспериментально определенные для трех различных сигнализаторов, предназначавшихся для контроля дистиллята (СПМ-Н) , конденсата вод5Гного пара (СИС-К) и сбросной вода (СЙС-В) в си теме промышленной канализации. Все три прибора имели идентичную конструк цию датчиков и усилительных устройств Настройка приборов на разные исходные среды производилась выберем2доп(в дан ном случае, резисторов), а регистрация пороговых сред - выборов соответ ствующего коэффициента усиления каждого устройства по одному из рЬствОров с предельным составом, при котором коэффициент передачи цепи с датчиком имел более высокое значение. /На фиг. 5 представлена электрическая схема усилителя, индикатора и источника питания сигнализатора. Усили„ 2ика оГ- I Х з ой-тГ-.-. оллекторную цепь которого включено реИсточник питания - на диодах ле Р| л, а стабилизация напряжения пиДА- Д тания осуществляется стабилитроном На фиг. 6 показана конструкция датчика (преобразователя). В корпусе 6 датчика закреплены два изолированных of него электрода 7. .Внутрь электродов вставлены штыри 8, к которым припаяны резисторы 9 (дополнительные элементы) и последовательно с резисторами кабельный вывод 10. Уплотнение, кабеля с KopnVcoM датчика выполнено с помощью прокладки 1 1 и гайки 12. Кабельный вывод оканчивается разъемом 13. Датчик предварительно настроенный на среду номинального состава и- предельные растворы, работает следующим образом. При нахождении электродной части Датчика в среде.с номинальным составом (цепь обратной связи Зс1мкнута) усилитель превращается в генератор с самовозбуждением (т..е. выполняются условия самовозбуждения). в этом случае выходной сигнал с эмиттера транзистора Тд через емкость Сд, датчик и емкость С 2 поступает на вход усилителя .(базу транзистора Tj) и поддерживает автоколебания в системе усилитель-датчик-усилитель . При этом отрицательные импульсы с коллектора транзистора Tj через диод flj поступают на базу транзистора Т. Транзистор Т открывается и реле Р , включенное в его коллекторную цепь,срабатывает, переключая коммутирующие контакты цепи сигнализации.Положительные импульсы с коллектора транзистора Т через диод Д проходят на ойдуго шину прибора () ,а отрицательный потенциал на базе транзистора это время поддерхшвается за счет заряда,накопленного емкостью . При появлении 9 электродной зоне датчика СреД, отличающихся по своему составу от номинального (например, вследствие скопления у электродов воздуха, органических жидкостей или примесей кислот, солей или щелочей) происходит изменение межэлектродных импедансов датчика, а его коэффициент передачи уменьшается по сравнению с настроечным значением (как показано гра(1 чески на кривой8Г фиг. 3) . В этсм случае нарушаются условия самовозбуждения в усилителе и автоколебания в Системе с ваются. При этом закрывается транзистор Т, а реле Р, переключает цепь сигнализации. Формула изобретения Сигнализатор изменения состава жидкости, выполненный в виде автогенератора, в цепь обратной связи которого включен контактный двухэлектродный ..ч„„, .„„«. с уои„.„.„ ержащий-на заходе индикаторное устойство, отлич ающи и с я тем, то, с целью расширения диапазона изененир состава контролируемой среды, атчик содержит дополнительный электод, подключенный к нулевой шине автоенераторау а два других электрода оединены соответственно со входом и ыходом усилителя через последовательно подключенные к электродам реисторы.

7 .661316 .8 . ,

Источники информации, принятые во. 2. Приборы и системы управлевнимание при экспертизения 1968, № 3, с. 14.

1. Форейт И. Емкостные датчики не- 3. Патент Великобритании № 966753,

электрических величин. М-Л., 1966. кл.р 1 N , 1964,

2вж ус

to

HKtf

3 10

6 1 8

СПН-Н СИС-КCKC-ff

гаГр1

Е ь

Фиг. 5

13

П «