Устройство для измерения порозности псевдоожиженных систем

 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для использования в системах диагностики, регулирования и управления аппаратами с псевдоожиженным слоем, а также для измерения малых концентраций твердого материала в дисперсных потоках. Целью изобретения является повышение точности измерений и чувствительности устройства. Устройство состоит из последовательно соединенных генератора электромагнитных колебаний, измерительного моста с емкостным чувствительным элементом, компаратора, двух повторителей напряжения, дифференциального усилителя, фазочувствительного детектора, фильтра нижних частот, усилителя мощности и регистрирующего устройства. Измерительный мост образован переменным резистором, движок которого заземлен, и пятью конденсаторами одного номинала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Щ)5 С 01 N 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4642197/3)-25 (22) 26.01.89 (46) 15.10.90. Fюл. М 38 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Н.В. Пилипенко и В.П. Ходунков (53) 5.!12.965 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! - 1377683, кл. G 01 N 15/08, 1986.

Авторское свидетельство СССР !! 783656, кл. G 0! N 15/08, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРОЗНОСТИ ПСЕВДООЖЮ! ЕНН!!Х СИСТЕМ (57) Изобретение относится к приборостроению и предназначено для использования в системах диагностики, регулирования и управления аппаратами с псевдоожиженным слоем, а также

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерению параметров псевдоожиженного слоя, и предназначено для использования в системах диагностики, регулирования и управления технологическими процессами, основанными на принципе псевдоожижения дисперсного материала потоком газа, а также может быть применено для измерения малых концентраций дисперсного твердого материала в различных газовых потоках.

Цель изобретения вЂ, повышение точности измерений и чувствительности устройства.

На фиг.! представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения порозности псевдоожиженных систем; на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства., „,Я13„, 1599719 А 1 для измерения малых концентраций твердого материала в дисперсных потоках. Целью изобретения является повышение точности измерений и чувствительности устройства. Устройство состоит из последовательно соединенных генератора электромагнитных колебаний, измерительного моста с емкостным чувствительным элементом, компаратора, двух повторителей напря-., жения, дифференциального усилителя, фазочувствительного детектора, фильтра нижних частот, усилителя мощности и регистрирующего устройства, Измерительный .мост образован переменным резистором, движок которого "-азем- д лен, и пятью конденсаторами одного номинала. 2 ил.

Устройство состоит из чувствлтельного элемента 1, генератора 2 электромагнитных колебаний, измерительного моста 3, повторителей 4 и 5 напряжения, компаратора 6., диффе.ренциального . усилителя 7, фазочувствительного детектора (ФЧД) 8, фильтра нижних частот, образованного предварительным фильтром 9 нижних частот (ФНЧ), усилителем 10 оконченным фильтром 11 нижних частот, усилителя 12 мощности и регистрирующего устройства 13.

Выход генератора 2 электромагнитных колебаний подключен к общей точке конденсаторов 14 и 15 измерительного моста 3 и к входу компаратора 6, выход которо-о соединен с входом фазочувствительногс детектора 8.

Общая точка конденсаторов 16-17 из1599719 мерительного моста 3 подключена к ,инвертирующему входу повторителя 4 напряжения, а общая точка конденсато ров 18 и 14 и потенциального электро5 да чувствительного элемента подключе— на к инвертирующему входу повторителя 5 напряжения, при этом выходы повторителей 4 и 5 подключены к входам дифференциального усилителя 7, выход которого подключен к входу

ФЧД 8. Выход ФЧД 8 подключен к фильтру нижних частот и далее к усилителю 12 мощности и регистрирующему устройству 13. 15

Устройство работает следующим образ оМ.

Напряжение Ч, меняющееся с частотой 1-100 кГц по синусоидальному закону, с выхода генератора 2 поступает одновременно на одну из вершин измерительного моста 3 и на вход компаратора 6. Напряжения V < и Vy с вершин моста 3 поступают на соответствующие повторители 4 и 5 напряжений, с вы-. 25 хода которых подаются на входы дифференциального усилителя 7, имеющего одинаковые коэффициенты усиления по обоим входам. Амплитуды напряжений

V< и V> зависят от разбаланса моста, величина которого определяется соотношением сопротивлений плеч переменного резистора и значения емкости чувствительного элемента, т.е. величины порозности псевдоожиженного слоя. A зависияости от разбаланса моста 3 (порозности слоя) на выходе дифференциального усилителя 7 устанавливается синусоидальное напряжение V4. с определенной амплитудой, 40 которое подается на вход ФЧД 8, куда также подаются управляющие импульсы отрицательной полярности с компаратора 6. ФЧД 8 осуществляет детектирова.ние сигнала и на выходе выдает напряжение V, которое поступает далее в предварительный фильтр нижних частот

9, в котором "срезаются" верхние частоты (обычно выше 50 Гц). С выхода ФНЧ 9 напряжение V, последователь-50 но усиливается в усилителе 10 дополнительно отфильтровывается от сетевой и прочих помех в оконечном ФНЧ

11 и через усилитель 12 мощности подается на вход регистрирующего устройст-55 ва 13.

Устройство используется следующим образом.

Во включенном состоянии устанавливают баланс измерительного коста за счет изменения положения движка переменного резистора, контролируя установление нулевого значения выходного напряжения V7 на регистрирующем устройстве 13. При этом измерительный объем первичного преобразователя (емкостного чувствительного элемента} должен быть свободен от твердых частиц исследуемой системы.

Нулевое значение V7 соответствует порозности слоя Я = 1 (твердых частиц нет).

Затем погружают измерительную ячейку первичного преобразователя в свободную засыпку из твердых частиц исследуемой псевдоожиженной системы, и в зависимости от требуемой чувствительности устройства устанавливают максимальный сигнал V за счет изменения величины обратной связи в усилителе 10. Данное максимальное значение V соответствует порозности свободной засыпки Е» равной обычно 0,4, Считается, что электрическая емкость системы из твердых диэлектрических частиц прямо пропорциональна их концентрации, т.е. п = (1 — Я ), поэтому градуировочную зависимость выходного напряжения V от порозности Я считают линейной и строят по двум контрольным точкам, получаемым согласно описанному ° Промежуточные значения порозности определяют из градуировочной характеристики, ставя в соответствие измеренные значения напряжения 7 значениям порозности .

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения порозности псевдоожиженных систем, содержащее емкостной чувствительный элемент, связанный с генератором электромагнитных колебаний, функциональным преобразователем и регистрирующим устройством, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что,с целью повьш ения точности измерений и чувствительности устройства, функциональный преобразователь содержит измерительный мост, два повторителя напряжения, компаратор, дифференциальный усилитель, фазо:увствительный детектор, фильтр нижних частот, образованный

1599719 последовательно соединенными предварительным фильтром нижних частот, усилителем, оконечным фильтром нижних частот, и усилитель мощности, . при этом измерительный мост образован пятью конденсаторами одного номинала и переменным резистором, движок которого эаэемлен, а два дру-гие вывода резистора подключены к первым обкладкам первого и второго конденсаторов соответственно, вторые обкладки которых соединены с входами соответствующих повторителей напряжения, к которым также подключены первые обкладки третьего, четвертого и пятого конденсаторов соответственно, вторая обкладка пятого конденсатора заземлена, вторые обкладки третьего и четвертого конденсаторов соединены с выходом генератора и входом компаратора, выход которого соединен с входом фаэочувствительно1

ro детектора, к которому подключен выход дифференциального усилителя, входы которого соединены с выходами

5 повторителей напряжения а выход фа"

Ф эочувствительного детектора подключен к входу фильтра нижних частот, соединенного с усилителем мощности и регистрирующим устройством, причем амкостной чувствительный элемент подключен одной из обкладок к общей точке первого и третьего конденсаторов, а вторая его обкладка заземлена,при этом суммарная электрическая емкость

Сц чувствительного элемента с соеди"нительной линией должна не более, чем на 507. отличаться от емкости конденсаторов измерительного моста, а сопротивление К перемени=го резистора определяется из условия R

=(QC+), где И вЂ” частота генерируемых электрических колебаний.

1599719

Составитель Е. Карманова

Техред Л.Сердюкова

Редактор Т, Парфенова

Корректор Л, Бескид

Заказ 3137

Тираж 500

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г ° Ужгород, ул, Гагарина, 101