Способ определения концентрации водных растворов спирта и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01N33/14 

1

Изобретение относится к пищевой .промышленности и может быть использовано при исследовании химико-физичес ких свойств веществ, преимущественно для автоматического контроля концентрации водных растворов спирта в процессе его производства, а также в составе автоматизированной системы управления процессами спиртовых производств.,0

Известен способ определения концентрации водных растворов спирта, предусматривающий поочередное воздействие потоком электромагнитных колебаний на эталонный и контролируемый is растворы и измерение фазового сдвига между входным и выходным сигналами, а также устройство для определения концентрации водных растворов спирта, содержащее генератор-, связанный че- 20 рез входные коммутирующие элементы с кюветами с контролируемым и эталонным растворами, и измеритель фазовых сдвигов tl.

Однако, известные способ и устройство не позволяют с достаточной точностью измерить концентрацию водноспиртовых растворов.

Цель изобретения - повышение точности способа.

Указанная цель достигается тем, что при осуществлении способа, предусматривающего поочередное воздействие потоком электромагнитных колебаний на эталонный и контролируемый растворы и измерение фазового сдвига между входным и выходными сигналами в эталонном и контролируемом растворах поддерживают постоянным путем изменения значения частоты входного сигнала, а концентрацию водного раствора спирта устанавливают по значению измененной частоты входного сигнала.

В устройство, содержащее генератор, связанный через входные коммутирующие элементы с кюветами с контролируемым и эталонным растворами, и измеритель фазовых сдвигов, дополнительно введены блоки управления и обработки изме рительмой информации и дополнительные коммутирующие элементы, при этом генератор связан с измерителем фазовых сдвигов входными коммутирующими элементами и блоком обработки измерительной информации, причем выходные, коммутирующие элементы подключены через измеритель фазовых сдвигов и усилитель к генератору, а блок управления соединен с входным и выходными коммутирующими элементами. Кроме того, блок обработки измерительной информации содержит узел искр защиты, управляющий элемент, коммутатор, индикатор и реверсивный счетчикi при этом узел искрозащиты через усилитель-формирователь связан с коммутатором и управляющим элементом, подключенным к индикатору и реверсивному счетчику, выходы последнего соедине,ны с индикатором, а коммутатора с управляющим элементом и реверсив-; .ным счетчиком. . . На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ. Устройство содержит управляемый по частоте генератор 1 высокой частоты, выход которого подключб н к одному из входов-измерителя 2 фазовых сдвигов, к линии 3 связи и через входные коммутирующие элементы 4 и 5 кюветам 6 и 7, заполненным соотзетственно контролируемой и эталон oй жидкостями, выходы которых подключены через выходные коммутирующие элементы 8 и 9 к второму входу измерителя 2 фазовых сдвигов. Выход последнего через усилитель 10 соединен f управляю1чим входом управляемого по частоте генератора 1 высокой часTOTbi. Выходы блока 11 управления коммутирующими элементами соединены с управляющими входами коммутирующих элементов, 5, 6 и 9. Выход линии связи 3 подключен к блоку 12 обработки измерительной информации, который содержит узел 13 искрозащиты, входом подключенный к линии связи 3, а выхо дом - к усилителю-формирователю It, выход которого соединен с коммутатором 15 и с управляющим элементом 16, выходы которого подключены к коммута тору 15, к индикатору 17 и к реверси ному счетчику 18, счетные входы кото рого соединены с коммутатором 15, а выходы подклюмены к индикатору 17Устройство работает следующимюбразом.. Блок 11 управления коммутирующими элементами вырабатывает на своих выходах противофазные сигналы, обеспечивая одновременное включение кйммутирующих элементов k и 8,либо 5 и 9При этом сигнал с выхода генератора 1 проходит через контролируемую жидкость, заполня(рщую кювету 6, либо через эталонную жидкостьj заполняемую кювету 7- -. : . Цикл работы устройства состоит из двух тактов. На первом такте по сигналам из блока 11 управления коммутирующими элементами замыкаются коммутирующие элементы и и 8 и сигнаг с выхода генератора 1 , пройдя через кювету 6, поступает на вход измерителя 2 фазовых сдвигов, на второй вход которого поступает опорный сигнал. Выходной сигнал измерителя 2 фазовых сдвигов усиливается усилителем 10 и, вд здейству на управляющий вход генера-,, Тора I, вызывает перестройку частотыгенератора, причем процесс перестройки продолжается дс установления на выходе измерителя 2 фазовых сдвигов нулевого уровня сигнала. Установившаяся при этом частота ц несет информацию о -свойствах контролируемой жидкости. Сигнал с этой частотой поступает по линии 3 связи и блок обработки измерительной информации, где}, пройдя узел 13 искрозащиты и усит тель-формирователь 1, поступает через коммутатор 15 на суммирующий вход реверсивного сЧетчика 18. Управляющий элемент 1б обеспечивает занесение в ререверсивный c4eT4VtK 18 начального числа NQ и выработку временного интервала. Т , в течение-которого производится счет импульсов частоты После первого такта работы устрюйства в реверсивном счетчике 18 формируется число, равное . На втором такж.е происходит включение коммутирующих элементов 5 и 9 сигнал с выхода генератора 1 проходит через кювету 7 заполненную эталонной жидкостью и поступает на вход измерителя 2 фазовых сдвигов. Аналогично первому такту, устанавливают частоту fj(, импульсы которой поступают теперь на вычитающий вход реверсивного счетчика. По окончании второго такта в реверсивном счетчике формируется число N-Not re. )Это число поступает в индикатор 1 По окончании второго такта управляющий элемент 16 вырабатывает импульс, разрешающий индикацию числа N , Дале ЦИКЛ работы устройства повторяется, Таким образом, число N , и |дицируемое индикатором 17 характеризует отличие свойств контролируемой жидко ти от эталонной, т.е. разницу концен раций .(при прочих равных условиях), Очевидно, что выбором соответствующи численных значений HQигг можно достичь индикации контролируемого пара метра - концентрации непосредственно в общепринятой размерности, например в объемных процентах. .Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами по сравнению с известными: расширен диапазон кзмеряемых концентраций, поскольку измеритель фазовых сдвигов работает в режиме индикации 90° Оазоврго сдви га, частоту генератора легко изменит в очень широком диапазоне; повышена точность измерения, так как точность измерителя фазовых сдвигов существенно выше при работе его в режиме индикации фазового сдвига, чем в режиме измерения; повышена дистанционность измерения, так как по линии связи- передается сигнал, информативным параметром | оторого является час тота - наиболее помехрзащищенный параметр ,электрическогр сигнала; процесс измерения полностью автоматизирован и измерительная информация пре ставлена в виде, пропускающем автоматический ввод ее в АСУ технологическим процессом, возможность дистан ционного измерения концентрации и ;Введение узла искрозащиты позволяет 1вести контроль во взрывоопасных помещениях, что расширяет область применения предложенного устройства. формула изобретения 1. Способ определения концентрации водных растворов спирта, предусма 6ривающий поочередное воздействие потоком электромагнитных колебаний на эталонный и контролируемый растворы и измерение фазового сдвига между входными выходными сигналами, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности, фазовый сдвиг между входным и выходными сигналами в эталонном и контролируемом растворах поддерживают постоянным путем изменения значения частоты входного сигнала, а концентрацию водного раствора спи ртаустанавливают по значению измененной частоты входного сигнала. 2.Устройство для определения концентрации водных растворов спирта, содержащее генератор, связанный черев выходные коммутирующие элементы с кЮвётами с контролируемым и эталонным растворами, и измеритель фазовых сдвигов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоками управления и обработки измерительной информации и дополнительными коммутирующими элементами , при этом генератор связан с из- мерителем фазовых сдвигов, входными коммутирующими элементами и блоком . обработки измерительной информации, причем выходные коммутирующие элементы подключены через измеритель фазовa) сдвигов и усилитель к генератору, а блок управления соединен с входным и выходными коммутирующими элементами.. 3,Устройство по п. 2, от л и чающееся тем, что блок обработки измерительной информации содержит узел искрозащиты, управляющий элемент, коммутатор, индикатор и реверсивный счетчик, при этрм узел искрозащиты через усилитель-формирователь связан с коммутатором и управляющим элементом, подключенным к индикатору и реверсивному счетчику, выходы последнего соединены с индикатором, а коммутатора - с управляющим элементом и реверсивным счетчиком. Источники информации, принятые во внимание при экспер т 1зе 1. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М., FOC. изд-во физ;.мат. литературы. 19бЗ, с. 55.