Измеритель содержания одного компонента в многокомпонентной смеси Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 

онный генератор, соединенный с генератором переменного напряжения, генератор переменного напряжения соединен с емкостным преобразователем, который соединен с последовательно соединенными выпрямителем, фильтром низких частот и амплитудным детектором 2 L Недостаток этого измерителя состоит в том, что он не может измерять нелинейные параметры емкостного преобразователя, что снижает класс контролируемых материалов и снижает точность измерений. Эти недостатки существенно сужают класс контролируемых материалов и показателей качества, а также уменьшают точность контроля промышленных материалов. Цель изобретения - расширение ди апазона класса контролируемых материалов и повышение точности измерений Поставленная, цель достигается те что в измеритель, содержащий модуля ционный генератор, соединенный с генератором переменного напряжения, генератор переменного напряжения соединен с емкостным преобразователем, который соединен с последовательно соединенными выпрямителем, фильтром низких частот и амплиту дны детектором, введены звено с регулируемым коэффициентом передачи и нор мализатор амплитудного значения модулированного сигнала, причем звено с регулируемым коэффициентом переда чи соединено с одной стороны с емкостным преобразователем, с другой стороны - с выпрямителем, и управля ющий вход звена с регулируемым коэф фициентом соединен с выходом модулирующего генератора, вход амплитудного детектора соединен с выходом фильтра, а нормализатор амплитудного значения модулированного сигнала соединен с одной стороны с выпрямите лем, с другой - с фильтром. На чертеже представлена схема из мерителя . Измеритель содержит источник 1 пе ременного напряжения, который имеет управляющий вход. Измерение сигнала на управляющем входе может менять амплитуду или частоту переменного напряжения. Сигнал на управляющем входе источника 1 меняется с помощью модулирующего генератора 2, рабочая частота которого много меньше частоты источника. 1. Переменное напряжение с источника 1 подается на параметрический первичный преобразователь 3, у которого амплитуда и фаза напряжения на выходе связаны со свой ствами контролируемого материала, помещенного в преобразователь. В качестве чувствительного элемента преобразователя 3 могут быть использова ны электроемкостные, индуктивные, токовихревые и ультразвуковые датчики . Сигнал с преобразователя 3 подается на звено 4 с регулируемым коэффициентом передачи. Коэффициент передачи звена 4 может быть изменен путем изменения сигнала на управляющем входе, который соединен с выходом модулирующего генератора 2. Сигнал со эвена 4 поступает на выпрямитель 5, который детектирует этот сигнал. Сигнал с выпрямителя 5 подан на нормализатор 6 амплитудного значения модулированного сигнала. Этот нормализатор меняет свой коэффициент передачи таким образом, чтобы максимальная амплитуда сигнала на его выходе за период модуляции всегда была равна постоянному значению. Фильтр 7 выделяет на своем выходе сигнал с частотой, равной частоте работы модулирующего генератора 2. Фильтр 7 может представлять собой или колебательный контур или синхронный детектор, в последнем случае, фильтр имеет управляющий вход, соединенный с генератором 2. Амплитуда сигнала с выхода фильтра 7 определяется с помощью амплитудного детектора 8. Прибор работает следующим образом. Генератор 2 формирует в первый полупериод модулирующего сигнала.переменное напряжение U от- источника 1. Во второй полупериод модулирующего сигнала переменное напряжение на выходе источника 1 уменьшается в f раз и составляет и/., В -первый полупериод модулирующего сигнала коэффициент передачи звена 4 равен 1. Во второй полупериод модулирующего сигнала коэффициент передачи звена 4 увеличивается в -у раз. Таким образом, если контролируемый материал в преобразователе 3 является линейным, то как в первый, так и во второй полупериоды модулирующего сигнала напряжения на выходе звена 4 равны. Поэтому на выходе выпрямителя 5 будет отсутствовать переменная составляющая и измеритель 8 покажет нулевое значение. Если контролируемый материал в преобразователе обладает хотя бы небольшими линейными свойствами, то коэффициенты передачи преобразователя 3 при разных значениях напряжения от источника 1 будут отличаться друг от друга. Следовательно, переменное напряжение на выходе звена 4 будет модулировано по амплитуде. Однополярное напряжение на выходе выпрямителя 5 также будет модулировано. Нормализатор 6 нормирует напряжение с выхода выпрямителя 5 таким образом, максим альная амплитуда напряжения была постоянна, Такая нормировка устраняет влияние на показания прибора, изменение коэффициента передачи преобразователя

3при помещении в него различных материалов, В,случае использования электроемкостного чувствительного элемента в преобразователе устраняется погрешность прибора от изменения диэлектрической проницаемости контролируемого материала. Фильтр 7 выделяет переменную составляющую сигнала с выхода нормализатора 6,

а амплитудный детектор 8 измеряет амплитуду этой составляющей. Показания детектора 8 пропорциональны коэффициенту нелинейности контролируемого материала. Таким образом, предлагаемый прибор позволяет расширить класс контролируемых материалов за счет материалов, изменяю1цих нелинейные свойства при изменении содержания одного компонента..

Источник 1 переменного напряже- ния может быть выполнен с модуляцией частоты с целью обеспечения двухпараметрического контроля. Допустим, что при первой частоте измерения коэффициент передачи звена

4равен 1, а напряжение с преобразов теля 3 максимально и равно U-( . Тогда коэффициент передачи нормализатора 6 будет равен N/U , где N - заданное значение максимальной амплитуды сигнала на выходе нормализатора. При второйчастоте измерения напряжение на выходе нормализатора б будет равно , где U2- напряжение на выходе преобразователя 3, у - коэффициент передачи звена 4.

Таким образом, амплитуда напряжения с выхода фильтра 7 будет равна N(1 -g U/2/U) и сигнал на выходе измерителя 8 будет пропорционален отношению напряжений или полных проводимостей преобразователя 3 на разных частотах. При измерении влажности гранулированного термопластичного материала в диапазоне 0,5-3%. прибор позволяет почти на порядок увеличить точность измерения.

Прибор .в режиме с модуляцией частоты позволяет впервые автоматизировать измерение малых значений влажности (менее 1%) гранулированных материалов без их принудительного уплотнения. Это дает возможность повысить качество изделий из термопластичных материалов.

В режиме работы прибора с модуляцией амплитуды высокочастотного сигнала прибор впервые позволяет производить автоматический контроль сте-

пени отверждения многих проадииленных материалов. К таким Материалам относятся стеклонаполненные материалы из термореактивных смол, которые до сих пор не поддавались автоматическому контролю из-за большого разброса их свойств.

Применение предлагаемого прибора в режиме с модуля1шей амплитуды для контроля неметаллических материалов дает новый способ контроля неметаллических материалов. Этот способ является новым методом контроля с широкими возможностями. Испытания способа совместно с предлагаемым

5 прибором показали его высокую избирательность по сравнению с другими электрическими методами контроля.

Формула изобретения

Измеритель содержания одного компонента в многокомпонентной смеси, содержащий модуляционный генератор, соединенный с генератором переменного напряжения, который соединен с емкостным преобразователем, подключенным к последовательно соединенным выпрямителю, фильтру и амплитудному детектору, отличающийс я тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов и повышения точности измерений, в измеритель введены звено с регулируемым коэффициентом передачи и нормализатор амплитудного значения модулированного сигнала, причем звено с регулируемым коэффициентом передачи соединено с емкостным преобразователем и выпрямителем, управляющий вход звена с регулируемым коэффициентом соединен с выходом модулирующего генератора, а нормализатор амплитудного значения модулированного сигнала соединен с выпрямителем и фильтром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Орнатский П.П., Скрипник Ю.Л., Скрипник В.И, Измерительные приборы периодического сравнения. М., Энергия, 1975, с. 152, рис. 4-14.

2.Ю.М. Кесслер, Ю.В. Подгорный, А.И. Аверин и др. Высокочастотный

автоматический измеритель диэлектрических характеристик Тангенс 2М. Сб. Автоматизация химических производств, НИИТЭХИМ, 1976, вып. 4, с. 53-68 (прототип).