Устройство контроля влажности материалов при замораживании

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности материала при замораживании. Цель изобретения - повышение точности из-- мерения. Устройство содержит измерительную и эталонную ячейки, которые через тепломеры установлены на теплообменник . Устройство содержит также измерительные электроды, дифференциальный усилитель, пороговое устройство , интегратор, блок регистрации удельных электрических параметров , блок фиксации окончания замораживания . Повышение точности измерений достигается за счет использования в качестве критерия оценки влажности количества теплоты, выделяемой при кристаллизации влаги. Указанное количество теплоты определяется интегратором , интегрирующим разностный сигнал тепломеров за период кристаллизации . 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 13322 1 (5ц 4 G 01 N 25/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4032335/28 — 25 (22) 03.03.86 (46) 23.08.87. Бюл. № 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биолотического приборостроения (72) Д.П.Лебедев и В.Н.Хозяйчиков (53) 533.275(088.8) (56) Кричевский Е.С,. и др. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов. — N.: Энергия, 1980, с. 94.

Авторское свидетельство СССР

¹ 568888, кл. G 01 N 27/22, 1976. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ

МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ (57) Изобретение относится к области измерительной техники .и может быть использовано для измерения влажности материала при замораживании. Цель изобретения — повышение точности из-. мерения. Устройство содержит измерительную и эталонную ячейки, которые через тепломеры установлены на теплообменник. Устройство содержит также измерительные электроды, дифференциальный усилитель, пороговое устройство, интегратор, блок регистрации удельных электрических параметров, блок фиксации окончания замораживания. Повышение точности измерений достигается за счет использования в качестве критерия оценки влажности количества теплоты, выделяемой при кристаллизации влаги. Указанное количество теплоты определяется интегратором, интегрирующим разностный сигнал тепломеров за период кристаллизации. 2 ил.

32211

IIpV. R = 11

50 где О(-.}

1 13

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройст. вам для измерения влажности материала при замораживании, и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 кривые электрических сигналов тепломеров и электродов измерения электрического сопротивления исследуемой пробы.

Устройство контроля влажности материалов при замораживании содержит измерительную 1 и эталонную 2 ячейки, выполненные в виде цилиндра из материала с высокой теплопроводностью например из медной фольги. В предлагаемом устройстве в качестве датчиков теплового состояния ячейки, позволяющих производить регистрацию процесса кристаллизации по объему, используются тепломеры 3 и 4, установленные н основании ячеек 1 и 2 и соединенные по дифференциальной схеме.

Ячейки с тепломерами установлены на теплообменник 5 H заключены н тепловой экран 6. Ячейки 1 и 2 снабжены электродами 7 и 8, включенными по дифференциальной схеме, которые через блок 9 регистрации удельных электри- ческих параметров подсоединены к блоку 10 фиксации окончания замораживания, выход которого подключен к первому управляющему входу интегратора 11 и управляющему входу вычислительного блока 12, таким образом, образуется канал определения окончания кристаллизации влаги в материале при его замораживании.

Вьыоды тепломеров 3 и 4 подключены к входам дифференциального усилителя l3, выход которого соединен с входами порогового устройства 14 и интегратора 11, а последний через блок 15 сопряжения подключен к вычислительному блоку 12, выход которого подключен к входу блока 16 ре-гистрации, при этом выход порогового устройства 14 соединен с вторым управляющим входом интегратора 11.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый, материал предварительно взвешивают, а затем помещают н измерительную ячейку 1. В эталонную ячейку 2 помецают:.т; пенный материал, масса которого ранна массе ана5 лизируемо го мате риала . Эталонный материал выбирают бл эким по ф . зическим свойствам к анализируемому материалу, но не замерзающему при температуре его крист.. лизации. В изме10 рительный и эталон iüüé материалы погружают электроды 7 и 8. Значения массы И анализируе;арго материала и удельной теплоты кри таллизации r вводят в вычислительный блок 12.

15 Ячейки 1 и 2 с v(танонленными в их основание тепломерами 3 и 4 помещают на теплообменник 3, заключенный в тепловой экран 6.. .(ри снижении температуры теплообме-п.ика э до темпеZ0 ратуры кристаллизаци-, влаги н анализируемой пробе электрический сигнал с дифференциально включенных тепломеров 3 и 4 имеет I.ññ ràÿHíoå значение за счет равенств= тепловых пото25 ков, отводимых от и-..ì"åðèòåльной ячейки 1 с анализируемы "1атериалом и эталонной ячейки 2 с эталонным материалом, и предс I -â.ü.;èåò собой горизонтальную линию АВ (фиг. 2} посто30 янного уровня.

Кристаллизация влаги в материале всегда связана со понтанным появлением первых зародь..ей кристаллов.

С этого момента (то-ка Р} начинает35 ся образование и да;.,пейший рост кристаллов в анализируемой пробе с одновременным выде.гением тепла в измерительной ячейке, Лифференцкальн и лек рический

40 сигнал термо-ЭДС тепломерон 3 и 4 пропорционален величине теплового потока, проходящего i".рез поверхность тепломера 3 при выдглении тепла в процессе кристаллизации влаги в

45 анализируемом материале, и равен общая н;=..:ичина;..ифференциального электрического сигнала .. пломероз 3 и 4 при замора:кинании анализируемо:;. массы материала при маке;хальном значении элес.эиче"..êoão сопротиь . . . iия R gq

35

Q„,=k О(;), (2) где k — коэффициент преобразования тепломеров.

После этого в вычислительном блоке 12 происходит подсчет влажности материала ц по алгоритму

1 .О(".) 55 " к

"к где 1 О() — общее количество теплоты, выделившееся при

133221

U() — текущий сигнал тепломера;

7 — время начала кристаллизации; время окончания кристал1 5 лизации.

Текущий электрический сигнал U() (кривая 17, фиг. 2) термо — ЭДС тепломеров 3 и 4 через дифференциальный усилитель 13 поступает на пороговое 10 устройство 14 и на вход интегратора 11. В момент времени Г (точка

В, фиг. 2) срабатывает пороговое устройство 14 и включается интегратор

11, который начинает интегрирование 15 сигнала U(),.

В процессе кристаллизации анализируемого материала дифференциальный сигнал с электродов 7 и 8 поступает через блок 9 регистрации удельных электрических параметров, например удельного электрического сопротивления, на блок 10 фиксации окончания замораживания. В соответствии с изменением величины удельного электри- 25 ческого сопротивления (кривая 18, фйг. 2) сигнал в блоке 9 регистрации удельных электрических параметров изменяется по кривой (фиг. 2). В момент времени (точка С, фиг. 2), 30 когда удельное электрическое сопротивление полного замораживания материала принимает постоянное значе.ние, с блока 10 фиксации момента окончания замораживания материала

-выдается одновременно сигнал на ин- . тегратор 11 и на вычислительный блок

12. По этому сигналу интегратор 11 прекращает интегрирование электрического сигнала П() термо-ЭДС тепломе — 40 ров, а в памяти вычислительного блока 12 происходит запоминание общего количества теплоты, выделившейся при кристаллизации влаги в анализируемом материале (заштрихованная пло- 45 щадь, фиг. 2), равного кристаллизации влаги в анализируемом материале и зафиксированное в памяти вычислительного блока 12.

После вычисления полученное значение влажности ы из вычислительного блока 12 поступает в блок 16 регистрации.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения влажности за счет регистрации процесса кристаллизации по объему путем измерения общего количества теплоты, выделившейся при кристаллизации влаги от момента начала до момента окончания замораживания, одним каналом устройства при точной фиксации момента окончания замораживания вторым каналом устройства с последующим определением значения влажности в вычислительном блоке в соответствии с зависимостью (3) и регистрацией значения влажности.

Формула изобретения

Устройство контроля влажности материалов при замораживании, содержащее измерительную и эталонную ячейки, в основании которых в тепловом контакте с ними расположены датчики теплового состояния ячейки, теплообменник, тепловой экран, блок регистрации, причем датчики теплового состояния ячейки соединены последовательно, ячейки установлены на теплообменнике и заключены в тепловой экран, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве датчиков теплового состояния ячейки применены тепломеры, в устройство введены дифференциальный усилитель, пороговое устройство, интегратор с управляющими входами, блок сопряжения, вычислительный блок, блок регистрации удельных электрических- параметров, блок фиксации окончания замораживания, а измерительная и эталонная ячейки снабжены электродами, соединенными по дифференциальной схеме с блоком регистрации удельных электрических параметров, выход которого подсоединен Через блок фиксации окончания эаморажи вания к первому управляющему входу интегратора и управляющему входу

1332211 гистрапии.

Составитель В.Немцев

Техред M. Ходанич Корректор Е.Рошко

Редактор И.Шулла

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3825/39

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вычислительного блока, причем выходы последовательно соединенных тепломеров подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен непосредственно с информационным входом и через пороговое устройство с вторым управляюшим вхо-, дом интегратора, выход которого через блок сопряжения подключен к вычислительному блоку, выход которога подключен к входу блока ре—