Устройство для измерения физико-химическихпАРАМЕТРОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к определению -физических характеристик сред с помощью электрических и магнитншс средств и может быть использовано, напрмер, для определения концентрагции ферромагнитных частиц в незлект ропроводящих средах, вязкости жидкости, диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости различных веществ. Известен избирательный металлоиск тель, состояпщй из образцового и измерительного генераторов, каждалй из которых имеет последовательный резонансный контур, смесителя, вход которого подключен к генератор 1м, а выход - к резонансному усилителю, и индикатора, соединенного с резонансным усилителем. С резонансным контуром измерительного генератора связана поисковая катушка Недостаток известного устройства состоит в невысоких чувствительности и точности, обусловленных настройкой контура резонансного усилителя на определенную разностнзто частоту, что приводит к исключению из измерений варианта малой расстройки измерительного генератора. Известное устройство пригодно для исследования только сплошных сред большой массы. Наиболее близким к предлагаемому по технической рущности является прибор для анализа картерного масла, содержащий эталонный и измерительный генераторы, соединенные с индикатором нулевых биегшй. Датчиком является катушка индуктивности колебательного контура измерительного генератора. При внесении исследуемого образца масла в датчик изменяется частота выходного сигнала измерительного генератора. Дпя получения совпадения частот генераторов используется конденсатор колебательного кон тура измерительного генератора угол поворота пластин которого является

функцией количества продуктов износа в масле 23

Однако извет:тный прибор обладает невысокими точностью и чувствительностью ввиду того, что при работе двух связанных генераторов на очень близких частотах из-за явления захватывания по обе стороны of точки равенства частот имеется некоторая область,в которой изменение измеряемой величины не вызывает появления разностной частоты.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности определения физических характеристик сред.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее измерительный генератор, в колебательный контур которого включен датчик, и эталонный генератор, введено фор|«11}ующее устройство, логический з лемент И, к первому входу которого через формирующее устройство подключен измерительный генератор, а ко второму - эталонный генератор,

интегратор, соединенный с выходом логического элемента И, распределитель импульсов, вход которого подключен к эталонному генератору, первый выход соединен с измерительным генератором, а второй - с интегратором.

На 4№1Г. изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг.2временные диаграммы напряжений, на выходах соответствующих элементо при работе устройства, когда в датчике отсутствует исследуемая проба; на фиг.3 - то же, на входах элементов, когда в датчик внесена исследуемая проба.

Устройство состоит из измерительного генератора 1 гармонических колебаний, катушка индуктивноети колебательного контура которого является датчиком, эталонного генератора 2 прямоугольных импульсов, логического элемента И 3, к первому входу которого подключен через формирующее устройство, выполненное например, в виде триггера 4, измерительный генератор 1, а ко второму входу - эталонный генератор 2, интегратора 5, соединенного с выходом логического элемента И 3, распределителя б импульсов, связанного с эталонным генератором 2, измерительным генератором и интегратором 5.

Принцип работы устройства поясняется кривыми, изображенными на фнг.2 и 3, где а - сигнал эталонного генератора 2; б - сигнал изме;рительного генератора 1; в - сигналы на выходе формирующего устройства 4; г - сигналы на выходе логического элемента ИЗ; 3 - импульс, поступающий на интегратор 5 с выхода распределител 6 импульсов; е - импульс, поступающи на измерительный генератор 1 с выхода распределителя 6 импульсов; ж - сигнал на выходе интегратора 5.

Устройство работает следующим образом.

В катушку индуктивности крлебательного контура измерительного генератора I, выполненную намоткой по наружной стороне цилиндрического каркаса, вносят пробирку с маслом, ВЗЯТЫМ из двигателя, для определения в нем концентрации ферромагнитных частиц. По полученной величине . концентрации можно судить о степени износа двигателя. Распределитель 6 импульсов устанавливает нулевое начальное значение интегратора 5 и запускает на время сравнения измерительный генератор 1, совмещая при этом начальную фазу его выходного сигнала с начальной фазой выходного сигнала эталонного генератора 2.

Эталонный генератор 2 вырабаты:вает -импульсы, скважность котррых равна двум, а частота равна частоте импульсов на выходе и1эмерительного генератора 1 при отсутствии в датчике исследуемой пробы. Триггер 4 преобразует отрицательную полуволну гармонического сигнала измерительного генератора 1 в прямоугольные положительные импульсы той же частоты, скважность которых также равна двум.

Сигналы с эаталонного генератора 2 и триггера 4 поступают на логический элемент ИЗ. Частоты и скважности 3TV(x импульсов равны, а сами импульсысдвинуты на 180° и поступают- -яа логический элемент И 3 в противофазе, поэтому при отсутствии исследуемого образца в датчике на выходе логического элемента И 3 шгнал отсутствует.

При помещении исследуемого образца в датчик частота выходного сигнал измерительного генератора 1 изменяется, и на выходе логичедкого элемента И 3 появляются сигналы, дпнтельность которых равна времени сов падения импульсов, поступакщих от эталонного генератора 2 и измерител ного генератора 1 через триггер 4. Далее после интегрирования интеграт ром 5 получают сигнал, пропорционал ный изменению частоты измерительног генератора 1, обусловленному внесен ем исследуемого образца в датчик. Затем по полученным знaчeния 4 измен ниячастоты и тарировочным данным определяют искомую характеристику. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность и чувствительность определения физических харак теристик сред за счет уменьшения влияния явления захватывания на результаты определения зических характеристик сред путем введения распределителя импульсов, с помощью которого устанавливают начальную фазу сигнала измерительного генератора равной начальной фазе сигнала эталонного генератора, и определения разности частот сигналов генераторов с помощью интегратора. Устройство позволяет использовать ЭВМ при определении 4в1зических характеристик сред ввиду возможности представления результатов измерения в цифровой форме, а также повысить качество диагностики машин и ме.ханизмов, работаюпшх в жидкой смазке, без разборки путем определения концентрации и металлических.продуктов износа в смазочном масле. Формула изобретения Устройство длл измерения физикохимических параметров, содержащее измерительный генератор, вколебательный контур которого включен датчик, и эталонный генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерения, в него введено форм1фу1ацее устройство, логический элемент И, распределитель импульсов, интегратор, причем к первому входу логического элемента через формирующее устройство подключен измерительшлй генератор, а ко второму - эталонный генератор, выход логического элемента подключен к интегратору, вход распределителя импульсов подключен к эталонному генератору, первый выход со-, единен с измерительным генератором, а второй - с интегратором. Источники информахщи, принятые во внимание при экспертизе . Патент США № 335565, кн. 324-2, опублик. 1%7. 2. Канарчук В.Е. Определегше износа автотракторных двигателей с помощью анализа проб картерного масла. Львов, изд-во Львовского государственного университета, 1972, с.12-13 (прототип).

Выход

(

Put,l