Измеритель концентрации аэрозоли Советский патент 1979 года по МПК G01N27/22 G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может использовать ся для измерения концентрации аэрозоли при быстрых ее изменениях. Известно устройство в котором измеряют диэлектрические и дилатометрические константы вещества путем непрерывного сравнения измерительной емкости с эталонной емкостью, входящей в состав емкостного моста, при нагревании. Устройство содержит измерительную емкость, измерительный емкостный мост, электронный регулятор температуры и регистратор 1. Основной недостаток - указанного устройства невозможность измерения диэлектрических и дилатометрических констант при быстроизменяющихся концентрациях аэрозоли, что связано с инерционностью процесса нагрева вещества и необходимым временем сравне ния с эталонной емкостью. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст ройство, содержащее генератор высокой частоты (ГВЧ), соединенный с ре зонансным контуром, емкость контура является первичным преобразователем Контур связан с фазовым детектором, .на второй вход которого подается си нал с ГВЧ. Выход ГВЧ соединен с регистрирующим прибором 2 . Основной недостаток устройства - инерционность, что приводит к невозможности измерять быстроизменяющиеся концентрации аэрозоли. Инерционность объясняется наличием в измерительном контуре индуктивности и емкости, представляющих собой резонансный колебательный контур, настроенный на частоту ГВЧ. При быстроизменяющейся концентрации аэрозоли процесс в измерительном контуре не успевает установиться, т.е. измерить концентрацию аэрозоли в этом случае невозможно. Цель изобретения - создание измерителя концентрации .аэрозоли с возможностью измерения быстроизменяющейся концентрации аэрозоли. Указанная цель достигается тем, что в измеритель введены источник опорного напряжения, два трансформатора тока, высокоомный двухтактный усилитель, корректирующий усилитель, режекторный фильтр, интегратор, причем каждая из обкладок емкостного первичного преобразователя соединена с соответствующим полюсом источника опорного напряжения через первичную обмотку трансформатора тока, вторичные обмотки трансформаторов соединены со входом высокоомного двухтактного усилителя, а его выход подключе ко входу корректирующего усилителя, выход которого подключен ко входу ре жекторного фильтра, выход которого соединен со входом интегратора и одним из входов регистратора, а выходс другим входом регистратора. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого измерителя концентрации аэрозоли. Устройство содержит емкостный пер вичный преобразователь 1, источник опорного напряжения 2, трансформаторы тока 3, 4, высокоомный двухтактный усилитель 5, корректирующий усилитель б, режекторный фильтр 7, интегратор 8, регистратор 9. Каждая из обкладок емкостного пре образователя 1 соединена с соответст вующим полюсом источника опорного напряжения 2 через первичную обмотку трансформаторов тока 3, 4, вторичные обмотки трансформаторов тока-Соединены со входом высокоомного двухтакт ного усилителя 5, а его выход подключен ко входу корректирующего усилителя б, выход которого подключен ко входу режекторного фильтра 7, выход которого соединен со входом интегратора 8 и одним из входов регист ратора 9, а выход интегратора соединен с другим входом регистратора. При изменении концентрации аэрозоли изменяется диэлектрическая проницаемость среды и, следовательно, изменяется емкость измерительного конденсатора. Тогда изменение заряда на конденсаторе q,+&c(Co-fACo)Uo Cotl-t-K M(t)lUo где CQ - собственная емкость измерительного конденсатора; дС - изменение емкости измерительного конденсатора; Uo - опорное напряжение; К - постоянный коэффициент; M(t) - измеряемая концентрация. dc Ток в цепи i Импульс тока .в трансформаторе тока .преобразуется в импульс напряжения и за счет соответствующего включения вторичных обмоток суммируется и усиливается в высокоомном двухтакт ном усилителе. Так как выходное напряжение транс форматора тока пропорционально часто те сигнала, то компенсаци.я этих иска жений производится в корректирующем усилителе (амплитудно-частотная характеристика линейно совпадает с частотой). Источник опорного напряжения (100-500 В) может представлять собой преобразователь низкого (обычно 11,5 В) напряжения в высокое с соот ветствующим фильтром. В спектре сиг-, нала необходимо подавить составляющие пульсации преобразователя, что и осуществляется режекторным фильтром. Сигнал, поступающий на регистраторм UC.K К.и с Uo t йГЕ где К. - коэффициент пропорционашьности, С GO l + K.M(t)) Сигнал, поступающий на регистратор с интегратора KUoCoM(t) и 8 где Kj - постоянный коэффициент. На регистраторе имеем dM(t) o(U(t) хЗ (t) M(t) :iU (t) (2). KjK KUjjCo oL коэффициент, учитывающий размеры и форму емкостного измерительного элемента и параметры схемы. Из выражения (1) видно, что напряжение на одном входе регистратора представляет собой производную от процесса или, что то же самое, измеряется скорость процесса. Отсюда можно сделать вывод о высоком быстродей-. ствии устройства. Таким образом, на входе регистратора будет импульсное напряжение, пропорциональное измеряемой концентрации, а также импульсное напряжение, пропорциональное производной от концентрации аэрозоли скорости изменения процесса. Отсутствие колебательной системы в измерительном контуре позволяет измерять быстроизменяющуюся концентрацию аэрозоли, например в процессах с микросекундным диапазоном длительности. Формула изобретения Измеритель концентрации аэрозоли, содержащий емкостной первичный преобразователь и регистратор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения быстроизменяющейся концентрации аэрозоли, в измеритель введены источник опорного напряжения, два трансформатора тока, высокоомный двухтактный усилитель, корректирующий усилитель, режекторный фильтр/ интегратор, причем каждая из обкладок емкостного первичного преобразователя соединена с соответствующим полюсом источника опорного напряжения через первичную Обмотку трансформатора тока, вторичные обмотки трансформаторов соединены со входом высокоомного двухтактного усилителя, а его выход подклю чен ко входу корректирующего усилителя, выход которого подключен ко входу режекторного фильтра, выход которого соединен со входом интегратора и одним из входов регистратора, а выход интегратора соединен с другим входом регистратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №371492, кл. G 01 N 27/22, 1971..

2,Авторскоесвидетельство СССР 457023, кл. G 01 N 27/22, 1975 (прототип).