Способ контроля параметров дисперсных твердых,сыпучих и жидких материалов

 

Изобретение относится к области неразрушающего физического контроля и может быть использовано для послойного определения физических характеристик веществ. Цель изобретения - улучшение точностных и физических характеристик, что достигается новой процедурой измерения. Для определения по амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиках частотных диапазонов, соответствующих участку плоской фазочастотной характеристике , а также зоне дисперсии, производится разбиение каждого диапазона на N-1 фиксированньк интервалов. На датчик воздействуют частотно-манипулированными колебаниями, причем первая частота соответствует i-й точке первого диапазона, а вторая - i-й точке второго диапазона. Измеряют средний коэффициент амплитудной модуляции и средний индекс фазовой модуляции по N точкам и по этим характеристикам судят о физических характеристиках исследуемого материала. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 С 01 N 27/22

0ПИСЛНИК ИЭ0ВРКткнил

Н АВТОИ:ЖМЧЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gy. ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3929159/30-25 (22) 16.07.85 (46) .15.01.87. Бюл. У 2 (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института комбикормовой промышленности (72) Ю.А.Скрипник, Ю.А.Маляревский, И.Е.Маноха и Л.А.Глазков (53) 543.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 271874, кл. G 01 N 27/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР . М 737821, кл. G 01 N 27/22, 1980. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДИСПЕРСНЫХ ТВЕРДЫХ, СЫПУЧИХ И ЖИДКИХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области неразрушающего физического контроля и может быть использовано для послойного определения физических характеристик веществ. Цель изобрете„.SU„283638 А1 ния — улучшение точностных и физических характеристик, что достигается новой процедурой измерения. Для определения по амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиках частотных диапазонов, соответствующих участку плоской фазочастотной характеристике, а также зоне дисперсии, производится разбиение каждого диапазона на N-1 фиксированных интервалов.

На датчик воздействуют частотно-манипулированными колебаниями, гричем первая частота соответствует i é точке. первого диапазона, а вторая—

i-й точке второго диапазона. Измеряют средний коэффициент амплитудной модус ляции и средний индекс фазовой модуляции по N точкам и по этим характеристикам судят о физических характеристиках исследуемого материала.

2 ил.

° 1

1283638

Изобретение относится к неразрушающему контролю параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов и может быть использовано для определения концентрации, состава и 5 форм связи дисперсной фазы в контролируемом материале.

Целью изобретения является повышение точности контроля параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 — амплитудночастотная (АЧХ) и фазочастотная .(ФЧХ)

f5 характеристики дисперсного материала.

Устройство содержит генератор 1 пилообразного развертывающего напряжения, автоматический переключатель

2, генератор 3 регулируемой частоты, источник 4 постоянного напряжения, мультивибратор 5, измерительную ячейку Ь с исследуемым материалом, линейный детектор 7, амплитудный ограничи- 25 тель 8, синхронный детектор 9, блок

10 задержки и регистраторы 11 и 12. Автоматический переключатель 2 задает два режима работы генерато— ра 3. В режиме снятия АЧХ и ФЧХ на управляемый вход генератора 3 подается непрерывное пилообразное напряжение с генератора 1 при фиксированной начальной рабочей точке от источника 4, в режиме частотного манипулирования на вход генератора 3 подаются калибровочные управляющие импульсы от мультивибратора 5. Напряжение с выхода датчика 6 поступает на два канала регистрации: АЧХ вЂ” линейный детектор 7, регистратор 11; ФЧХ— амплитудный ограничитель, синхронный детектор 9, регистратор 12.

Исходный материал без дисперсной фазы, помещенный в ячейку 6, дает 45 практически равномерную АЧХ и линейную ФЧХ. Наличие дисперсной фазы в виде включений, добавок, примесей, растворов, взвесей и т.II ° изменяет форму частотных характеристик дисперсн.rx материалов.

В зависимости от концентрации дисперсной фазы возникают отклонения ординат АЧХ от постоянного значения в области высоких частот. Наиболее информативные изменения АЧХ имеют место в зоне дисперсии электрофизических параметров, определяющих частотные свойства датчика с исследуемым материалом. В диэлектрических дисперсных материалах зона дисперсии определяется уменьшением диэлектрической проницаемости среды в области высоких частот вследствие релаксационных процессов. Одновременно в зоне дисперсии наблюдается увеличение диэлектрических потерь, достигающих максимума при частоте, обратно пропорциональной времени релаксации.

Аналогично изменяются электропроводность в проводящих материалах и средах, а также магнитная проницаемость в ферромагнитных и парамагнитных материалах и веществах.

Возрастание релаксационных потерь в зоне дисперсии существенно изменяет линейную форму ФЧХ и дает информацию о составе и формах связи дисперсной фазы. Поэтому коэффициент передачи измерительной схемы с исследуемым дисперсным материалом можно представить в виде комплексного числа К, а именно

К=К 1"(cd)е где К „- модуль коэффициента передачи низкой частоте, зависящий от геометрических размеров датчика, электрических свойств материала и параметров измерительной схемы;

Т (>) — нормированная АЧХ;

М (ц3) — ФЧХ ° ц3 — круговая частота.

Способ реализуется. следующим образом.

Датчик 6 эаполн™ют исследуемым дисперсным материалом и в режиме линейно меняющейся частоты снимают АЧХ и ФЧХ. На фиг. 2 изображены АЧХ в реальных амплитудных соотношениях

ГК„„Я(1)1 и ФЧХ вЂ” Р (a) . На АЧХ по уровню значимости 0,9 К определяют верхнюю граничную 3 и нижнюю граничв ную „ частоты. После этого выделяют два частотных диапазона. Диапазон частот I соответствует плоскому участку АЧХ и линейному участку ФЧХ от cd„ дои1 . Частотный диапазон II в определяют в зоне дисперсии от cd8 до — частоте, соответствующей второму уровню значимости — 0,1 К . На каждом частотном диапазоне выделяют

М, точек, которые делят его на равные по частоте интервалы. Число интервалов соответственно N-1. Каждой точке частотного диапазона I соответствуют зллчения частот Й, =< Я., Q„...Я„=

1283638

Каждой точке частотного диапазов на $I — значения частот „ =, др, ...

° ° .М; ° ..dN- " (i=1,2... N).

Далее на датчик 6 с исследуемым материалом подают частотно-манипули- 5 рованный сигнал, причем равные по длительности пакеты напряжений имеют частоты Ц;и u) соответственно.

Частотно-манипулированный сигнал, прошедший измерительную схему, оказывается модулированным по амплитуде и фазе.

Измеряют коэффициент амплитудной модуляции m, и индекс фазовой модуляции аЧ, Далее усредняют результаты N измерений и определяют средние значения коэффициента амплитуд1 шб ной модуляции m =- - и индекса ср ц .Ч; фазовой модуляции 4Ч = = — —.

По

С Km«, Где ш, — среднее значение коэффициента амплитудной модуляции, Ж;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, устанавливаемый экс35 периментально для исследуемого материала при градуировке устройства.

Средний индекс фазоьой модуляции 40 акр или средний угол электрических потерь 3 „ зависит с одной стороны от концентрации дисперсной фазы, а с другой стороны определяется физико-химическими свойствами этой фазы 45 и формами связи ее с исходным мате- риалом (средой) . Поэтому при постоянстве концентрации дисперсной фазы (C=const) по среднему значению напряжения U, пропорциональному или 8;ð, можно определить изменения в составе и формах связи дисперсной фазы по тарировочным таблицам (U

8 напряжение с выхода амплитудного ограничителя).

В качестве примера рассмотрены частотные характеристики дисперсного материала углеродной суспензии ионитов. средним значениям шр судят о концентрации дисперсной фазы, а по среднемУ значению Рр — о составе и фоР-25 мах связи этой фазы.

Концентрация С дисперсной фазы связана линейной зависимостью с ко, эффициентом амплитудной модуляции в виде 30

Однородным исходным материалом является ионнообменная смола КБ-4П-2, представляющая собой монофункциональный катионит полимеризационного типа с единственной активной группой-СООН, в которой водород Н замещен ионами

2+ кальция Ca . Из этой ионнообменной смолы выделяется нерастворимый порошок полимерной соли, которую увлажняют до 22,27 и смешивают с вазелином. Дисперсионными фазами, кроме исходной смолы, является вода и вазелин. При увлажнении исходной дисперсионной фазы (порошка) влага в нем распределяется равномерно. Объемную долю Са — форму катионита КБ-4II-2 влажности 22,2% в вазелине изменяются от 0 до 29,7%, что обуславливает существенное изменение формы АЧХ и ФЧХ суспензии. С уменьшением объемной доли эона дисперсии становится менее отчетливой, вырождаясь в прямую линию, а диэлектрическое поглощение (мнимая составляющая диэлектрической проницаемости) — весьма мало. При

2 б увлажнении объемной доли Са — фор1мы катионита КБ-4П-2 от 0 до 29,1% действительная составляющая комплексной емкости конденсаторного дат .ика, включенного в измерительную схему, изменяется от 40 до 108 пФ, а мнимая составляющая диэлектрической емкости — от 1 до 14 пФ. Поэтому средняя глубина амплитудной модуляции частотно-манипулированного сигнала изменяется от 0 до 33, 1% при К 0,88, а среднее значение тангенса угла потерь

-2 -2 от 2,5 10 до 9,310 определяется по инде к су фаз ов ой модуля ции.

Формула изобретения

Способ контроля параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов, заключающийся в том, что снимают амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики измерительной ячейки с исследуемым материалом, определяют зону дисперсии и по результатам измерений в зоне дисперсии и вне ее определяют физические параметры материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, определяют первый частотный диапазон, соответствующий плоскому участку амплитудно-частотной характеристики и линейному участку фазочастотной характеристики, и второй час5

1283638

Составитель Ю.Коршунов

Редактор М.Келемеш Техред И.Попович Корректор Jl.Ïàòàé

Заказ 7431/41 Тираж 776 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 тотный диапазон, соответствующий зоне дисперсии в области высоких частот, разбивают каждый из диапазонов на

И-l интервалов, воздействуют на измерительную ячейку частотно-манипули- 5 рованными колебаниями, состоящими из пакетов напряжений с частотой Л., иэ первого частотного диапазона и

t иэ второго частотного диапазона, где

i=1,2...N, измеряют коэффициент амплитудной модуляции и индекс фазовой модуляции, по средним значениям коэффициента амплитудной модуляции судят о концентрации, а по среднему значению индекса фазовой модуляции — о составе и формах связи дисперсной фазы.