Способ определения профиля распределения удельной плотности и устройство для его осуществления

 

Использование: в измерительной технике для измерения массы пенистой жидкости , в частности массы надоенного молока. .Сущность изобретения. В мерном сосуде на разных уровнях измеряют физический параметр , связанный с плотностью жидкости, определяют отношение каждого измеренного физического параметра к базовому, измеренному на участке с дегазированной жидкостью, измеряют объем между двумя уровнями измерения, а массу определяют по формуле G 2 Cm x Vm xp, где рЯ1 1 удельная плотность жидкости. В качестве измеряемого физического параметра может быть сопротивление среды, ее теплопроводность , поглощение инфракрасного излучения и т.д. Устройство содержит варианты измерителей расхода, в каждом из которых масса жидкости в мерной емкости измеряется вышеописанным способом. 29 п. ф-яы, 12 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

G-g CmxVmxp, m=1 (21) 4356887/10 . (22) 04.11.88 (31) Р 3737607.1 (32) 05.11.87 (33) 0Е (46) 23.08.93. Бюл. hh 31 (71) Биомельктехник Хефельмайр унд Ко. (СН) (72) Тильман Хефельмайр и Дитер Шульц (ОЕ) (56) Патент США М 4425787, кл. G 01 и 9/00, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Использование: в измерительной технике для измерения массы пенистой жидко-, сти, в частности массы надоенного молока.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения массы пенистой жидкости, в частности массы надоенного молока.

Целью изобретения является повышение точности измерения пенистой жидкости.

Поставленная цель в способе достигается тем, что, при измерении удельной плотности на каждом уровне измеряют значение. одного и того же физического параметра, аналитически связанного с удельной плотHocTblo, определяют коэффициент отношения каждого значения измеренного физического параметра к базовому физическому параметру, измеренному на базовом измерительном участке, содержащем дега5U 1836624 АЗ (я)з G 01 F 1/00, G 01 и 9/00.Сущность изобретения. В мерном сосуде нэ разных уровнях измеряют физический параметр, связанный с плотностью жидкости, определяют отношение каждого измеренного физического параметра к базовому, измеренному нэ участке с дегэзированной жидкостью, измеряют обьем между двумя уровнями измерения, э массу определяют и по форМуле 6 - g C x Vmxp. где р63 1 удельная плотность жидкости. В качестве измеряемого физического параметра может . быть сопротивление среды, ее теплопроводность, поглощение инфракрасного излучения и т.д. Устройство содержит варианты измерителей расхода, в каждом из которых масса жидкости в мерной емкости измеря- а ется вышеописанным способом. 29 и, ф-лы, 12 ил. зированную жидкость, а величину удельной плотности при обработке результатов измерения находят умножением полученного для каждого уровня коэффициента на удель фю плотность дегазированной жидкости, а также тем, что для определения массы пенистой жидкости в сосуде измеряют объем каждого из слоев между уровнями, э массу определяют по формуле: где Cm — коэффициент отношения физического параметра, измеренного на каждом уровне, к базовому физическому параметру, 1836624

Ym — обьем каждого слоя, р- удельная плотность дегазированной жидкости.

Для определения количества надоенного молока, молоко в мерный сосуд подают непрерывно до достижения первой заранее заданной величины, затем подачу молока прекращают, э молоко сливают до достижения второй заранее заданной величины, при этом массу молока в одной загрузке определяют как разницу между первым и вторым измерениями, после последней загрузки определяют массу оставшегося в первом сосуде молока, э общее количество надоенного молока определяют с учетом количества загрузок и оставшейся массы в мерном сосуде, или молоко подают в мерный сосуд, через фиксированный промежуток времени подачу молока прекращают и измеряют его массу, затем молоко сливают, а общее количество надоенного молока определяют как сумму измеренных величин; с целью расширения области использования за счет обеспечения возможности определения количества надоенного молока, молоко непрерывно подают в мерный сосуд, имеющий калиброванное отверстие, а общее количество молока определяют с учетом измеренной нэд калиброванным отверстием массы молока и соответствующего гидростатического давления.

С целью расширения области использования за счет обеспечения возможности определения массы надоенного молока в единицу времени, надоенное молоко подают в мерный сосуд, имеющий вертикальную щель, а массу непрерывно вытекающего через вертикальную щель молока в единицу времени определяют по формуле: п3эфф- (К 1

m1 х(1 — 3 К Св Cl ), m =1 1=ПАВ где взфф — общий выходящий из щели поток массы молока;

К-dxSxp 2dg; а — расстояние между уровнями измерений;

g — 981 см/с ;

S — ширина щели;

p — удельная плотность жидкости; п — общее число уровней измерений;

Ci или же С® — коэффициент отношения для уровня "Г или же "m"; а — коэффициент, зависящий от ширины щели и конструктивных параметров устройства, или массу молока в процессе доения измеряют через постоянные промежутки времени, причем общее количество надоенного молока определяют как сумму произведений измеренных значений массы на соответствующий промежуток времени, При этом базовое значение физического параметра измеряют не10 посредственно над дном сосуда, а на каждом уровне измеряют электрическое сопротивление или электропроводность пенистой жидкости, либо ее светопроницаемость, либо степень поглощения инфракрасного излуче"5 ния, либо теплопроводность пенистой жидкости, причем измеряемые величины считывают в течение времени, равного 0,1-1,0 с.

В устройстве поставленная цель достигается тем, что измерители удельной плот20 ности выполнены в аиде пар электродов., установленных горизонтально противоположно на фиксированном расстоянии друг от друга, причем один из электродов каждой пары соединен с источником питания, а про25 тивополажный ему электрод через мультиплексор соединен с блоком обработки результатов измерений, выполненным в виде мультиплексора, тем, что электроды, соединенные с источником питания, З0 объединены в один вертикальный электрод, э самая нижняя пара электродов или самый нижний электрод и нижний конец противоположного электрода расположены непосредственно над дном мерного сосуда, З5 выполненного цилиндрическим, также тем, что источник питания выполнен в виде источника переменного напряжения, либо синусоидального или треугольного переменного напряжения, а электроды вы40 полнены круговыми с диаметром 0,5-1,2 мм, причем горизонтальный промежуток между электродами в паре равен 2 — 150 мм, кроме того, измерители удельной плотности могут быть выполнены в виде светодиодов, источ45 ников инфракрасного излучения, либо в виде расположенного на одной стороне мерного сосуда источника света, поворотного зеркала и неподвижного параболического зеркала, а на другой на расстоянии по

50 высоте один нвд другим электрооптических преобразователей, исходящие линии которых соединены с микропроцессором, при этом мерный. сосуд выполнен светопроницаемым, а также тем, что измерители удель55 ной плотности выполнены в виде датчиков теплопроводности, расположенных в мерном сосуде на фиксированном расстоянии по высоте друг над другом, причем каждый из датчиков с одной стороны соединен с источником постоянного тока, а с другой с

1836624 цепью измерения сопротивления, которая через мультиплексор соединена с микрои роцессором.

Проблема измарения количества молока заключается в том, что молоко является 5 сильно пенистой жидкостью, так что при использовании способа измерения объема измерение искажается в результате наличия пены или части воздуха, так что нельзя однозначно на основании объема делать вывод о массе, как это, например, возможно

10 в значительной степени при измерении количества воды.

Прежде всего в молоке соединены молочные газы, в частности угольная кислота и азот, количество которых колеблется от трех до девяти объемных процентов. Однако еще значительно большая доля газа обусловлена примешиванием воздуха, в частности во время процесса доения. В доильной машине в результате впуска воздуха для транспортировки молока в вакуум- и молокопроводах доильного ведра образуется смесь иэ молока и воздуха, которая в зависимости от условий доения содержит

25 примерно от 30 до 1 объемного процента молока. Чтобы выделить воздух из молока, необходим дегазирующий участок или дегазирующий сосуд с небольшой турбулентностью и достаточной поверхностью. В то

30 время.как большое газовое дутье, примерно.диаметром 3 мм, увеличивается относительно быстро, трубопроводы для небольшой подачи воздуха, например диаметром 0,3

35 мм, должны быть примерно в девять раз длиннее. Таким образом, проблема измерения объема молока обуславливается главным образом небольшой продувкой молока, которая составляет примерно от 10 до 15% объема молока.

Это небольшое количество подаваемого газа не может быть удовлетворительно удалено из молска с помощью механических разделяющих средств, как, например, 40 приемный циклон, заполнение измерительной камеры снизу и т.д„в частности, в небольших, пригодных для мобильного использования на крестьянском дворе приборах для измерения количества молока, соэывают различное пенообразование. Такими факторами являются отчасти расход молока, молочные шлангопроводы, тип вакуум- и молокопроводов доильного ведра, тип сосковой резины, диаметр молочных шлангов, тип доильных установок, кормлеответственно, с небольшим временем 50 пребывания молока в аппарате.

Однако доля воздуха и величина продувки не всегда одинаковы, а зависят от большого количества факторов, которые выние коров, которое изменяет состав молока, здоровье вымени, различие между отдельными коровами и различия у каждой отдельной коровы по причине лактационного периода.

По причине этих действительных условий практически невозможно оценить уровень в молочном сосуде. о котором полагают. что обьем ниже этого уровня состоит из чистого молока, в то время как расположенной выше этого уровня пеной можно пренебречь, как не содержащей больше значительной доли молока. Т,е. попытка урегулировать долю пены с помощью соответствующей общей калибровки или тарировки обречена на провал, в частности, при использовании небольших сосудов, которые необходимы прежде всего для мобильных приборов для измерения молока..

При таких размерах сосудов доля воздуха в собранной жидкости нередко составляет 30 объемных процентов и более.

Способ в соответствии с изобретением создает предпосылки для измерения массы пенистой жидкости на основании измерения объема, так как можно определять составную часть соответствующей жидкости на любом уровне смеси из жидкости и воздуха.

Для этого на различных уровнях в мерном сосуде измеряют один и тот же физический параметр, аналитически связанный с удельной плотностью, определяют коэффициент отношения Cm каждого измеренного физического параметра к базовому параметру, измеренному на участке с дозированной жидкостью. Затем умножением полученного относительного коэффициента

Cm на величину удельной плотности р дегазированной жидкости получают значение удельной плотности рп на каждом уровне в мерном сосуде. Массу молока можно вычислить умножением полученного значения удельной плотности на объем Vm слоя между двумя уровнями измерения. При этом в качестве физического параметра могут использоваться теплопроводность пенистой жидкости, ее электропроводность, светопроницаемость и т.д.

На фиг. 1 показан вариант устройства с измерителями удельной плотности в виде пар электродов; на фиг. 2 — зависимость относительного коэффициента от измеренной величины: на фиг. 3 — зависимость относительного коэффициента от уровня измерений; на фиг. 4, 5 — варианты устройства для порционного измерения; на фиг. 6 — вариант устройства для непрерывного измерения; на фиг. 7, 8 — представлен вид

1836624

50 профиля пены при измерении в различные моменты времени; на фиг. 9 — вариант устройства с измерителями удельной плотности в виде пар источников света и фотоприемников; на фиг. 10 — вариант устройства с одним источником света, подвижным зеркалом и неподвижным параболическим зеркалом; на фиг. 11 — показан вид сверху устройства, изображенного на фиг. 10; на фиг. 12 — вариант устройства, в котором измерители удельной плотности выполнены в виде датчиков теплопроводности.

Устройство содержит(фиг. 1) сосуд 1, в который через верхнюю подводящую линию

2 непрерывно или дискретно подается молоко. На внутренней стороне сосуда 1 на одинаковых удалениях по высоте расположена друг над другом несколько отдельных и электрически изолированных электродов

E t-Å . Эти электроды могут быть также введены через стенку сосуда. Электроды необязательно должны быть расположены вертикально друг над другом, а могут быть также расположены примерно по винтовой линии или другим способом с боковым смещением относительно друг друга один над другим. В сосуде установлен расположенный против всех электродов и находящийся от них на одинаковом расстоянии общий противоположный электрод Ео. Питание противоположного электрода Ео осуществляется от осциллятора 4 через цепь стабильного напряжения 5, а также развязывающий конденсатор 6. Напряжение предпочтительно является синусоидальным переменным напряжением, однако можно было был использовать и переменное напряжение треугольной формы.

Электророды Š— En соответственно через сопротивления 7 соединены с мультиплексором 8 (аналоговым). Выход мультиплексора 8 через активный выпрямитель 9 соединен с аналого-цифровым преобразователем 10. Этот преобразователь подает измеряемую величину на микропроцессор

11, который с другой стороны сочленен с осциллятором 4. К выходу микропроцессора

11 подключено индикаторное устройство 12 или печатающее устройство.

Размер сосуда 1 зависит, разумеется, от измеряемого в целом количества молока.

Соответственно необходимо выбирать диаметр или поперечное сечение резервуара.

Так как в соответствии с изобретением всякий раз оценивается частями соотношение удельной плотности молока в расположенных друг над другом слоях, то объем каждого слоя зависит, разумеется, как от поперечного сечения сосуда, так и от взаим10

45 ного удаления по высоте отдельных электородов Ei-Е . С целью упрощения был выбран цилиндрический сосуд с равномерно расположенными по высоте электродами.

Расстояние между электродами по высоте составляло 1,5 мм. Электроды состояли из электродов круглого поперечного сечения, которые имеют диаметр 0,5-1,2 мм. Как уже было сказано в начале, образующиеся в молоке пузырьки имеют различный диаметр. Из части молока, которая имеет большие воздушные пузырьки, и из которой сравнительно быстро удаляется воздух или газ, доля молока, которая содержит в пене большие пузырьки, сравнительно невелика.

Напротив, иэ доли молока, в которой содержатся более мелкие пузырьки, газ удаляется значительно медленнее и доля молока в этой смеси из молока и воздуха, т.е. в этой пене, значительно выше. Было выявлено, что при использовании электродов большего диаметра, чем 0,8 мм была получена более сильная зависимость измеряемой величины от очень маленьких пузырьков, в то время, как средние или более крупные пузырьки практически не оказали заметного влияния в виде существенного изменения измеряемой величины. Напротив, электроды с диаметром значительно меньше 0,8 мм обнаружили усиленное срабатывание на пузырьки сравнительно большего диаметра, в то время кэк мелкие и средние пузырьки вызывали лишь незначительное изменение измеряемой величины. llo этой причине была выбрана средняя величина диаметра электродов, равная 0,8 мм, при которой может быть установлена зависимость как в отношении маленьких, так и больших пузырьков.

Устройство, представленное на фиг, 4, содержит входную камеру 13, которая с помощью разделительной стенки 14 с имеющимся в ней перепускным отверстием 15 отделена от расположенной под ней измерительной камеры 16. Во входную камеру 13 через тангенциально входящую в нее подающую трубу 17 поступает находящееся под разрежением доения надоенное молоко.

Через сливное отверстие в дне измерительной камеры 16 молоко сливается в трубопровод для транспортировки молока 18.

На верхней стороне корпуса расположена камера управления 19. Входная камера 13 отделена с помощью мембраны 20 во внутреннем пространстве камеры управления 19. На мембране 20 закреплена стойка

21, которая выступает вниз через входную камеру в измерительную камеру. Нижний конец стойки выполнен в виде толкателя клапана 22, который может взаимодейство1836624

10 вать с образованием спивным отверстием

23, седлом клапана 24, чтобы закрывать спивное отверстие 23. На стойке 21 ниже разделительной стенки 14 выполнен второй толкатель клапана 25, который взаимодействует с выполненными на перепускном отверстии 15 седлом клапана 26. Толкатели клапанов выполнены на стойке 21 таким об. разом, что в первом приподнятом положении стойки толкатель клапана 25 прилегает к седлу клапана 25 и закрывает перепускное отверстие 15, в то время как одновременно толкатель клапана 22 приподнимается от седла клапана 24, так что выпускное отверстие 23 открыто, тогда как в нижнем положении стойки 21 выпускное отверстие 28 закрыто толкателем клапана 22 и одновременно перепускное отверстие 15 открыто толкателем клапана 25. Кроме того, через стойку 21 проходит простирающаяся вдоль продольной оси сквозная труба 27, которая имеет входное ниже толкателя клапана 22 первое отверстие 28, и на уровне верхней части измерительной камеры 16 второе отверстие 29 и входящее в верхнюю часть входной камеры третье отверстие 30.

Камера управления 19 с помощью трубопровода 31 соединена с электромагнитным клапаном, который с одной стороны .имеет входное отверстие 32 для атмосферного воздуха, и с другой стороны соединен с помощью грубопровода 33 с входной камерой 13. Эпекграмагнитным клапаном 34 можно управлять аким образом, чтобы в первом положении грубопровод 31 был соединен с входным отверстием для атмосферного воздуха 32, в то время как во втором положении входное отверстие 32 закрыто и образуется соединение ежду трубопроводами 31 и 33.

В стенке измерительной камеры 16 расположены измерительные электроды Е 1 — Еп.

На определенном удалении от этих электродов внутри измерительной камеры расположен противоположный электрод Еа.

Электроды и противоположный электрод соединены с одинаковой измерительной схемой, которая показана на фиг. 1 и которая для лучшей наглядности изображена лишь схематически в виде измерительной системы 35. Измерительная система на выбор может быть соединена непосредственно с помощью линии 36 или вместо этого может быть предусмотрена схема управпеHHA посредствам реле времени 37, которая по линиям 38 и 39 возбуждает электромагнитный клапан 34, удерживает его в раэвозбужденном состоянии и одновременно измерительная система осуществляет управление таким образом, что всякий раз определяется имеющееся в данный момент в

1Î

30 измерительной камере 16 количество молока. В камере управления 19 установлена пружина 40.

На фиг. 5 показан другой вариант выполнения устройствадля измерения количества иалака порциями, В корпусе предусмотрены входная камера 41 и расположенная под ней измерительная камера

42, соединенная с входной камерой с помощью перепускнаго отверстия 43. Во входную камеру входит впускная труба 44 для подачи молока. Перепускнае отверстие 43 закрыто снизу заслонкой 45, которая выполнена в виде установленного в точке 46 на шарнире двуппечего рычага, второе плечо которого состоит иэ противовеса 47, который удерживает заслонку 45 в соприкосновении, и тем самым в закрытом положении, с соответствующим седлом клапана 48 на перепускном отверстии 43.

Входная камера 41 с помощью трубопровода 49 соединена с вентилем 50, который может состоять из электромагнитного клапана, однако для ясности его функции он изображен в форме вентиля с пробкой. Сам вентиль с помощью трубопровода 51 соединен с измерительной камерой 42, Кроме того, позицией 52 обозначен малокоправод, по которому с помощью разрежения отводится молоко. В молокопровод 52 выступает труба 53, другой конец 54 которой выступает в углубление 55 в днище измерительной камеры 42. На конце 54 в самой трубе предусмотрен обратный клапан в форме прилегающего под воздействием собственного веса к седлу 56 клапана шарика 57.

Наконец, входная камера 41 с помощью другого трубопровода 58 также соединена с молакопровадом 52.

40 В измерительной камере, как и в описанном выше устройстве, предусмотрено нескол ь: ко измерительныхэлектродов El — En, которые расположены напротив общего противоположного электрода Еа. Электроды соединены

45 с измерительной системой 59, которая соответствует измерительной схеме, показанной на фиг. 1. Измерительная система с помощью электрической линии 60 соединена с вентилем

50, если он является электромеханическим

50 вентилем, или с помощью не показанного на чертеже исполнительного устройства, если речь идет о механическом вентиле.

Устройство, изображенное на фиг. 6, содержит корпус 62 с входной камерой 63, в которую

55 тангенциальна подается молоко па входной трубе 64, так что молоко уже в значительной степени усгюкаивается. Входная камера 63 с помощью разделительной стенки 65 отделена ат измерительной камеры 66. Разделительная стенка 65 . имеет между ее нижней стороной иднам

1836624

67 корпуса 62 и при необходимости в боковых стенках перепускную щель 68 для прохода молока. Ограниченный переход молока через щель или через стенку в измерительную камеру 66 предназначен для дальнейшего успокоения молока. Между верхним концом разделительной стенки 65 и корпусом предусмотрено кроме того отверстие

69, с помощью которого может осуществляться постоянное выравнивание давление между камерами.

В измерительной камере 66 предусмотрена закрытая снизу и открытая сверху труба 70, закрытый нижний конец которой выступает за днище 70 измерительной камеры. Труба 70 имеет в стенке продольную прорезь 71, которая проходит до днища измерительной камеры. Согласно с трубой 70 внутри нее проходит на определенном удалении от ее внутренней стенки другая труба

72, нижний конец 73 которой открыт. Другой конец трубы 72 соединен с непоказанным на чертеже молокопроводом, в котором преобладает обычно создаваемый при доении вакуум. Вблизи прорези 71 на различных уровнях расположены электроды Е1 — Ел, Против этих электродов на определенном удалении от них расположен противоположный электрод Ео. Противоположный электрод Ео предпочтительно расположен на наружной стороне трубы 70, хотя противоположный электрод на фиг. 6 изображен, как установленный свободно, С электродами Е1-Ел соединена измерительная система 74, которая соответствует той схеме, которая показана на фиг. 1.

Продольная прорезь 71 имеет предпочтительно постоянную ширину "S" по всей высоте.

Устройство, представленное на фиг. 9, содержит несколько источников света (сеетодиодов) L1-Ln, расположенных на разных уровнях в измерительной камере. На соответствующем уровне на противоположной стороне измерительной камеры 75 расположены фотодиоды О>-D . Управление светодиодами осуществляется через возбуждающую схему 76 или всеми вместе или с помощью мультиплексора 77 последовательно друг за другом, Фотодиоды 01-0л соответственно через электрические сопротивления W> — Мlп подключены к общей шине

78. Появляющееся на сопротивлениях относительно общей шины падение напряжения может сниматься с помощью мультиплексора 77. Мультиплексор 77 целесообразным образом синхронизируется с мультиплексором 79. Выход мультиплексора 77 через усилитель 80 соединен с аналого-цифровым преобразователем 81, цифровой выходной сигнал которого подается на микропроцессор 82, Полученный с помощью микропроцессора результат измерения может затем отображаться на индикаторном устройстве

83. Следующими друг за другом измерениями можно управлять с помощью микропроцессора, так как соответствующие им сигналы подаются по линии 84 на мультиплексор 79 или по линии 85 на возбуждаю10 щую схему 76.

На фиг, 10 и 11 представлен пример выполнения устройства, в котором система светодиодов (источников света) L> — L npu остальной одинаковой компоновке схемы мо15 жет быть замена одним источником света.

Устройство содержит мерный сосуд 86, в который вертикально выступает труба 87, в которой выполнена вертикальная продольная прорезь 88, По трубе 87 стекает

20 молоко, поступающее по другой входной трубе, которая на чертеже не показана. Мерный сосуд 86 имеет выступающую наружу насадку из прозрачного для лучей материала по аналогии с индикатором уровня заполнения. Расположенные друг против друга боковые стенки 89 и 90 ограничивают соответственно измерительный участок, Вдоль боковой стенки 90 на определенной высоте друг над другом расположены фотодиоды

30 0< — D>, как это лучше всего можно видеть на фиг, 10. Над измерительной камерой расположен лазер 91, луч которого падает на поворотное зеркало 92. Зеркало 92 может устанавливаться в угловое положение с по35 мощью исполнительного двигателя 93. Ниже поворотного зеркала 92, а также лазера

91 расположена рефлектирующая поверхность 94, которая является частью параболического зеркала. Эта рефлектирующая

40 поверхность 94 расположена относительно точки встречи 95 лазерного луча 96 с поворотным зеркалом 92 таким образом, что эта точка встречи расположена в фокусе параболического зеркала 94. В соответствии с

45 этим лазерный луч 96 отклоняется всякий раз в соответствии с повернутым положением зеркала 92 в различных направлениях, примерно в соответствии с лучами 97, 98 или

99, которые соответственно после отраже50 ния на параболическом зеркале 94 отклоняются в виде параллельных друг другу лучей, которые в соответствии с предусмотренной системой проходят параллельно друг другу и расположены на соответствующих уровнях Ь1; h>, h>. Т.е. благодаря управляемому повороту зеркала 92 последовательно может создаваться соответствующий световой луч на отдельных уровнях. Затем подавленный на соответствующем измерительном участке в результате поглощения или рассе1836624

14 нения, в котором с помощью изменяющейся 10 по причине наличия в молоке доли воздуха

30 или меньше измеренная, чем полученная на 50 базовом измерительном участке базовая измеряемая величина (Io) для каждого уровня определяется относительное число (коэф- фициент С п), соответствующее отношению яния свет принимается сопряженными с соответствующим уровнем фотодиодами Р10 . Дальнейшая обработка этих сигналов осуществляется с помощью измерительного и переключающего устройства, как и на фиг. 9. (Вместо зеркальной системы свет мог излучаться на уровнИ с помощью световодной системы иэ стекловолокон).

На фиг. 12 представлен пример выполтеплопроводности может измеряться соответствующая соотношению молока и воздуха величина.

В мерный сосуд 100 выступает расположенные со смещением по высоте относительно друг друга температурные чувствительные элементы с положительным температурным коэффициентом. С ними соединены стабильные источники тока 101, идущая на нагрев мощность которых может регулироваться с помощью исполнительных элементов 102, 103, Устанавливающаяся на каждом температурном чувствительном элементе с положительным температурным коэффициентом температура считывается мультиплексором и полученные сигналы могут передаваться через усилитель 104 и аналого-цифровой преобразователь на микропроцессор 105. Результат измерения микропроцессора может отображаться на индикаторе 106. Управление исполнительными элементами 102, 103, предназначенными для регулирования идущей на нагрев мощности, может осуществляться с помощью микропроцессора 105.

Устройство, изображенное на фиг. 4, 5, 6 и 9, содержит в качестве измерителя физического параметра пары электродов, расположенных на разных уровнях в мерной емкости, и связанных с микропроцессором для определения массы молока. Принцип работы этого измерителя поясняется на примере фиг. 1. Для измерения удельной плотности пенистой жидкости на различных уровнях на содержащем в основном дегазированную жидкость базовом измерительном участке измеряется базовая измеряемая величика (Ip) и в зависимости от того, больше базовой(опорной) измеряемой величины (! о) к измеренной величине на этом уровне (Im) или обратной величине этого отношения.

При необходимости с помощью тарировки образуется исправленное относительное число (Cm). которое для жидкости, из кото35

45 рой удален воздух, равно 1, и для воздуха в основном равно нулю, Для определения массы пенистой жидкости после измерения HB каждом уровне относительного коэффициента Cm измеряют обьем Ч мерного сосуда между уровнями измерения физического параметра, удельную плотностьр дегазированной жидкости на базовом участке, а массу определяют в соответствии с уравнением

6- Cm mЧ .Р.

m=1

Благодаря соответствующему выбору параметров измерительного устройства измеренные относительные коэффициенты (С®) путем умножения на удельную плотность (p) дают удельную плотность на соответствующем уровне. При необходимости следует одновременно проводить тарировку в соответствии с указанным ниже способом, чтобы тем самым получить с помощью корректуры исправленные относительные числа (Cm )

Таким образом, в соответствии.с изобретением создается способ, при котором общий измеряемый объем разделяют на слои и для каждого слоя путем измерения относительного числа определяют удельную плотность смеси из молока и воздуха, которая как раз воспроизводит имеющееся соотношение молока и воздуха. Тем самым при измерении объема можно регистрировать также содержащуюся в пене массу молока и учитывать при определении общей массы молока.

Исходя из вышеприведенного уравнения для общей массы, сразу становится ясно, что при определенных предпосылках получение и обработку отдельных значений измерения можно осуществлять также другим способом, например, чтобы уменьшать необходимое время для каждого общего измерения. Если исходят, например, из предположения, что объем Vm на каждом уровне высоты постоянный u - Vc и что каждое калиброванное относительное число Cm выражается через Im lI0, где Im обозначает калиброванное значение измерения для уровня высоты m и Io oáoçíà÷àåò калиброванное исходное значение, то вышеуказанное уравнение можно упростить до: дую,,ПНР„ о 1 !О х — 1

1836624

If + 2 + ° ° +!и

6-=V -р C .

30

50

Так как Vqp/lo постоянно, то измерение уменьшилось бы на сумму тарированных значений Im и умножение на фактор Чор/lo .

Если с другой стороны, принять что Уо представляет собой весь объем Y для всех уровней высоты и можно рассматривать в качестве усредненного по "n" калиброванного относительного числа С, то массу 6 можно определять из:

В этом случае, должно составляться сначала не соотношение lm /10 (m = 1...n), а . может составляться сначала сумма:

Для того, чтобы измерение можно было упростить путем выбора равного объема Чв, для каждого уровня высоты, применяется цилиндрический сосуд с любой основной поверхностью {любым основанием) и уровни высоты предусматриваются на одинаковых расстояниях по высоте. Однзко, одинаковые объемы Уо могут достигаться также в случае неправильных поперечных разрезов сосуда, когда электроды располагаются на соответствующих различающихся расстояниях по высоте, которые подогнаны к форме поперечного сечения.

Базовое измерение следовало бы проводить в том же молоке, которое поступает при фактическом измерении, чтобы избежать того, чтобы при другой консистенции молока и т.д. получались различия. Это базовое измерение может проводиться вне настоящего молочного сосуда при условии, что из молока в значительной степени.удален воздух, т.е. чтобы по возможности не содержалось воздушных пузырьков. Однако находящийся вне молочного сосуда базовый измерительный участок в целом вновь затрудняет измерение, базовое измерение предпочтительно проводить на дне самого молочного сосуда. При этом исходят из знания того, что при измерениях, о которых здесь идет речь, молоко уже собрано до определенного уровня, прежде чем ïðîâîдится измерение. При этих условиях из находящегося вблизи дна молока при надлежащем выборе размеров сосуда уже в значительной степени удален воздух, Оказалось, что измерения в принципе можно проводить различными методами при использовании различных параметров молока. Особенно пригодны для этого такие измерения, при которых измеряемая величина, которая получается для молока, из которого удален воздух, отличается по меньшей мере на один порядок от измеренной для воздуха измеряемой величины. Затем из этих величин образуется относительная величина таким образом, что для отношения измеряемой величины для воздуха к базовой измеренной величине или путем образования обратной величины относительное число получается эначительнр меньше 1, в то время как для отношения.. измеряемой. величины для молока, из которого удален воздух, к базовой измеренной величине автоматически всякий раз получается величина, равная 1.

Измерения этого вида могут проводиться при использовании очень сильно изменяющихся в зависимости от соотношения молока и воздуха свойств молока, как, например, электрическая проводимость, теплопроводность или способность поглощения инфракрасных лучей. В качестве измеряемых величин могут служить при использовании изменения электрической проводимости, сопротивление измерительного участка, при использовании абсорбции инфракрасных лучей пропущенное количе.ство света, при использовании теплопроводности молока падение напряжения на температурном чувствительном элементе.

В случае изменений или загрязнений отдельных электродов или измерительных участков отклонения отдельных измерительных участков могут быть компенсированы благодаря тому, что при использовании одинаковой эталонной жидкости, как, например, воды, на всех уровнях проводят одинаковые измерения. Из получающихся измерений, включая измерение на базовом измерительном участке, формируется среднее значение и отклонения отдельных измерительных участков от этого среднего. значения учитываются с помощью соответствующего поправочного коэффициента для фактического измерения.

Можно выбирать надлежащие параметры измерительного устройства таким образом, что больше не требуется никакая коррекция измеренного относительного числа Cm. Однако в общем и целом необходимо калибровать один раз тип измерительного устройства перед непосредственными измерениями. Для этого фактически измеренное относительное число Cm корректируется в соответствии с удельной плотностью

18

17

1836624 смеси иэ молока и воздуха, Это, как выявилось. в простом случае может осуществляться благодаря тому, что измеренные относительные числа Cm всякий раз возводятся в степень с показателем, который больше нуля, чтобы образовать скорректированные относительные числа Cm . Если в таком случае показатель степени определен однажды путем калибровки, то он остается неизменным для всех позднейших измЕрений.

Устройство, изображенное на фиг. 4, функционирует следующим образом. В зависимости от того, предусмотрена схема управления посредством реле времени 37 или измерительная система 35 непосредственно соединена с электромагнитным клапаном 34, оно может работать двумя различными способами. Первый заключается в следующим.

Вначале за трубопроводом 18 для транспортировки молока, сквозной трубой

27 с ее отверстиями 28, 29, 30 как в измерительной камере, так и во входной камере 13. а также в трубе для подачи молока 17, преобладает создаваемый при доении вакуум.

Электромагнитный клапан 34 находится в положении, в котором трубопровод 33 закрыт; По причине преобладающего в камере управления 19 атмосферного давления по сравнению с преобладающим во входной камере 13 разрежением стойка 21 перемещается против действия усилия пружины

40, которая расположена в камере управления и оказывает ка мембрану 21 направленное вверх усилие растяжения, вниз в крайнее нижнее положение. В этом положении толкатель клапана 22 прилегает к седлу клапана 24 и запирает выходное отверстие, тогда как с другой стороны открыто перепускное отверстие 15. Поданное из подводящей трубы 17 во входную камеру 13 молоко течет таким образом, непосредственно через перепускное отверстие 15 и измерительную камеру и собирается в ней. С помощью схемы управления посредством реле времени 37 через заранее определенные промежутки времени, которые выбраны таким образом, что даже при максимальном потоке молока измерительная камера не заполняется до уровня отверстия 29, периодически осуществляется переключение. При поступлении первого переключающего сигнала с помощью измерительной системы 35 автоматически определяется находящееся к данному моменту времени в измерительной камере 16 количество молока и этот параметр запоминается. Переключающий импульс одновременно способствует тому, что переключается электромагнитный клапан 34, так что теперь прерывается соединение трубопровода 31 с атмосферой и

40 ре 13 молоко может стекать в измерительную

45 камеру 16 и там собираться. Затем этот ïðî50 доенную массу молока

25.

30 одновременно образуется соединение с трубопроводом 33. В результате этого создается выравнивание давления между входной камерой 13 и камерой управления

19, вследствие чего теперь мембрана 20 с помощью закрепленной на ней стойки 21 с помощью пружины 40 отклоняется вверх, В результате этого стойка 21 занимает крайнее верхнее положение, в котором толкатель клапана 25 прилегает к седлу клапана

24 и закрывает перепускное отверстие 15.

Таким образом, все поступающее из подающего трубопровода молоко собирается во входной камере 13. Одновременно в результате приподнимания стойки открывается выпускное отверстие 23, так что молоко из измерительной камеры 16 может стекать по трубопроводу 18 для транспортировки молока, Благодаря наличию сквозной трубы 27 обеспечивается то, что даже во время стекания молока как в трубопроводе 18 для транспортировки молока, так и в измерительной камере и во входной камере 13 преобладает то же самое давление, и молоко стекает под воздействием собственного веса. По истечении заранее определенного времени с помощью схемы управления посредством реле времени 37 вновь осуществляется переключение на первоначальное состояние, Таким образом, одновременно сигнал подается на измерительную систему 35, которая автоматически определяет остаток молока к данному моменту времени в измерительной . камере 16. Эта величина также запоминается в измерительной системе 35 и разница между первой и второй величиной дает фактически слитое молоко одной загрузки. С помощью управляющего импульса, поступающего от схемы управления посредством реле времени

37, как уже было сказано, устанавливается первое состояние электромагнитного клапана и тем самым относительное положение стойки

21, так что теперь собранное во входной камецесс повторяется до окончания процесса доения. Измерительная система 35 суммирует выведенную в конце при каждой загрузке массу молока и тем самым определяет общую наЕсли в соответствии со вторым принципом действия вместо схемы управления посредством реле времени 37 с измерительной системой непосредственно соединяется электромагнитный клапан 34, то принцип действия аналогичен, однако в этом случае переключение осуществляется периодически не в соответствии с заранее определенными промежутками времени, более того, измерительная система на1836624

20 страивается таким образом, что она через короткие промежутки времени измеряет находящуюся в данный момент в измерительной камере 16 массу молока. Затем при достижении заранее определенной массы молока с измерительной системы 35 соответствующий сигнал переключения подается на электромагнитный клапан 34. Тем самым может сливаться находящееся в измерительной камере 34. Тем самым может сливаться находящееся в измерительной камере 16 молоко, Даже в течение этого времени с помощью измерительной системы 35 периодически определяется масса молока в измерительной камере 16, Затем при понижении заранее определенной массы молока ниже определенной величины с измерительной системы 35 на электромагнитный клапан 34 подается новый сигнал переключения. Тем самым выпускное отверстие 23 вновь закрывается, тогда как перепускное отверстие 15 открывается. И в этом случае слитая в каждой порции масса молока определяется из установленной измерительной системой 35 разницы. Это измеренное количество молока в конце процесса доения суммируется, чтобы получить общее количество молока, Устройство, изображенное на фиг. 5, работает следующим образом. Вначале входная камера 41 и измерительная камера 42 с помощью трубопроводов 58 или 53 находятся под воздействием преобладающего при доении в молокопроводе 52 вакуума, Поданное из входной трубы 44 ва входную камеру молоко открывает собственным весом запорную заслонку 45 и таким образом попадает в измерительную камеру 42. Измерительная система 59 через короткие промежутки времени измеряет уже находящуюся в измерительной камере 42 массу молока. Если достигается заранее определенная величина этой измеренной массы молока, то по линии 60 на вентиль 50 подается импульс включения.

Вентиль 50, который в первоначальном положении создавал соединение между трубопроводами 49 и 51, перемещается с помощью этого импульса включения таким образом, что трубопровод 49 запирается и трубопровод 51 соединяется с выходным отверстием 61 в атмосферу. Таким образом, в то время, как входная камера 41 продолжает находиться под воздействием создаваемого при доении вакуума, в измерительной камере 42 происходит повышение давления до атмосферного. Тем самым вентильная заслонка 45 прижимается к седлу 48 клапана и тем самым закрывает

50. ной камере 63. Одновременно через продольную прорезь 71 молоко стекает во внутреннюю полость трубы 70 и иэ нее через нижний конец 73 трубы72 отводится к молокопроводу.

55 Вместо отвода молока по трубе 72 вверх, в соответствии с другим примером выполнения, труба 70 может быть открыта на своем нижнем конце и соединена с идущей вниз к молокопроводу трубой 73.

45 перепускное отверстие 43. Таким образом, вначале с этого момента времени, поступающее в перепускную камеру 41 молоко собирается в ней.

Одновременно молоко в измерительной камере 42 находится под воздействием перепада давлений, а именно, с одной стороны, под воздействием преобладающего в трубопроводе 51 атмосферного давления и, с другой стороны, под воздействием еще преобладающего в трубопроводе 53 создаваемого при доении вакуума, Это приводит к тому, что по причине этого перепада давлений находящееся в измерительной камере 42 молоко отводится при открывании обратного клапана 46, 47 по трубе 53. В течение этого времени через короткие промежутки времени с помощью измерительной системы

59 определяется масса молока в измерительной камере 42. Как только устанавливается полный отвод потока из измерительной камеры, или как только измеренная масса молока достигает заранее определенной нижней границы, от измерительной системы 59 на вентиль 50 подается другой сигнал управления, который возвращает вентиль в первоначальное положение. В результате этого по соединенным теперь трубопроводам 49 и 51 происходит выравнивание давления во входной камере 47 и в измерительной камере 42. Таким образом молоко из входной камеры 41 может вновь проходить через вентильную заслонку 45 и процесс понторяется описанным выше образом.

Обратный клапан 46, 47 предусмотрен в трубе 53, чтобы предотвратить обратное попадание в измерительную камеру 42 стекающего обратно по этой трубе молока.

Устройство, изображенное на фиг. 6, работает следующим образом.

Надоенное молоко поступает по входной трубе 64 во входную камеру 63 и стекает в ней вниз. Через перепускную щель

68 молоко попадает в измерительную камеру 66 и поднимается в ней вследствие выравнивания давлений с помощью отверстия 69 на такую же высоту, что и во вход21

1836624

Через следующие друг за другом короткие промежутки времени определяются соответственно относительные числа "С " для каждого уровня или соответствующего электрода на этом уровне. Затем по этим относительным числам к определенному .моменту времени может быть соответственно рассчитано для всех уровней от 1 до "и" эффективное изменение массы молока в единицу времени по нижеследующей мате- 10 матической формуле:

П пэфф = (К

m=1

)х х(1 а . в=1 1=% в которой символы обозначают: 20

Йэфф(— ) — поступивший из щели общий с поток молока; к-a S p 2gct б(см) — расстояние между электродами 25

- расстояние между уровнями

g(— ) 981; с

$(см) — ширина щели;

Г 30

j- удельная плотность жидкости; и — общее количество электродов;

Cm — измеренное и при необходимости скорректированное с помощью калибровки 35 относительное число ат 1 до 0 на уровне "m" а — зависящая от ширины щели, кромки щели и т.д. постоянная измерительного уст. ройства которая может быть определена с помощью калибровки,"

Т.о. благодаря таму, что микропроцессор MP e с оoоoтTвaеeтTсoтTвaи gи t с c ф и г, 1 программируется таким образом, что ан для каждого измерения относительных чисел "Cm" рассчитывается па указанной формуле и запо- 4 минает изменение количества молока в единицу времени, можно для определенных моментов времени определять соответствующий поток молока. Путем суммирования произведений всех измеренных величин потока молока, умноженных на длину временных интервалов между двумя следующими друг за другом измерениями, получают затем общее количество надоенного молока.

Для калибровки этого способа в сравнении было взвешено фактически надоенное в течение всего цикла доения молоко и c помощью соответствующего взвешивания относительных чисел было достигнуто согласование. Оказалось, что благодаря этому полученные измерения удалось привести в хорошее соответствие с установленным путем сравнительного измерения количествам молока. что всякий раз измеренные относительные числа "Сщ" соответственно были возведены в степень с одним и тем же показателем от 1 да 2, Эту калибровку необходимо проводить только один раз, После этого для всех измерений, даже с другими коровами, условиями кормления и т.д., параметры остаются постоянными.

В соответствии с примером выполнения поперечное сечение сосуда, в котором молоко накапливается до определенной высоты, составило 35 см2. Высота сосуда составила

12 см. Расстояние между отдельными электродами по высоте равнялось примерно 1,5 мм. В целом количество расположенных друг над другом электродов равнялось 64, Расстояние между электродами и противоположным электродом составляло 3 мм. Ширина "S" продольной прорези составляла 3 мм.

Упрощенное измерение потока молока может осуществляться также благодаря тому, что в днище мерного сосуда предусматривается калиброванное отверстие и что непрерывно определяется гидрастатическое давление молока через зта отверстие путем измерения массы молока над этим уровнем.

Как было паяснена с помощью примера выполнения в соответствии с фиг. 1, предпочтительно осуществляется базовое измерение вблизи днища мерного сосуда.

Обычно при нормальном потоке молока, который поступает в начале цикла доения, дно и первый измерительный электрод практически при вводе потока молока покрываются молоком, Небольшое количество воздуха сравнительно быстра удаляется. T.е., практически па истечении короткого времени измеряется базовая измеряемая величина, которая соответствует состоянию, в котором имеется молоко. из которого удален воздух. Однако может получиться так. что появляется вторжение воздуха по причине плохой насадки вакуум- и малокапроводав доильного ведра или что B начале цикла доения в молоке содержится больше воздуха, чем это соответствовало бы измерению в молоке, из которого удален воздух. Чтобы предотвратить такие случаи, микропроцессор программируется таким образом, что вначале запоминается твердая. определенная на основании предыдущих измерений базовая измеряемая величина, которая используется для начальных измерений с целью образования относительных чисел

"Сп1 ". Одновременно с этим измеряется ре23

1836624

55 скаемый светодиодами свет, речь н предпочтительно идет о светодиодах, коте- р рые вырабатывают инфракрасный свет, погулируемая базовая измеряемая величина на базовом измерительном участке и сравнивается с твердой базовой измеряемой величиной, Как только фактически измеренная базовая измеряемая величина достигнет по меньшей мере 85ф величины твердо заданной базовой измеряемой величины, осуществляется переключение для измерения фактически измеренной базовой измеряемой величины. Кроме того, несмотря на это, фактически измеренная базовая измеряемая величина также сравнивается с твердо заданной вначале базовой измеряемой величиной. Если во время измерения в результате прорыва воздуха получится значительное изменение, превышающее 15,(, этой величины, то автоматически вновь осу. ществляется переключение на твердую базовую измеряемую величину, Таким образом, надежное измерение достигается даже тогда, когда работа ведется с крайне неблагоприятными соотношениями воздуха и молока, которые, например, появляются при экстремально высоких потоках молока, при которых происходит очень ин.тенсивное перемешивание молока с воздухом и при которых из молока практически не может быть удален воздух, или которые могут появиться в конце цикла доения, когда то же самое количество воздуха смешивается со все уменьшающимся количеством молока.

С помощью фиг. 9 описывается другой пример выполнения в соответствии с изобретением. в котором в качестве измеряемой величины на участке измерения измеряется не сопротивление молока, а светопропускание на заранее определенном уровне.

Надоенное молоко направляется, в частности, в прозрачную для инфракрасных лучей измерительную камеру и собирается в ней или накапливается в соответствии с измерительной системой фиг. 8. На различных уровнях вдоль стороны этой измерительной камеры расположено несколько источников света (светодиодов) L>-Q. К определенному времени микропроцессор 82 подает управляющий сигнал на задающее устройство 76, которое с помощью соответствующего включения подает напряжение на светодиоды L>-Ln. Одновременно по линии 84 соответствующий пусковой сигнал подается на мультиплексор 79. С его помощью через заранее определенные промежутки времени светодиоды L>-Lz последовательно включаются в светоизлучающее состояние. Испу5

40 глощается молоком в мерном сосуде 75, в соответствии с расположенной на измерительном участке между светодиодом Lm соответствующим фотодиодом Dm смесью из молока и воздуха. Если имеется лишь воздух, на соответствующий фотодиод поступает большее количество света, чем если имеется только числое молоко. В соответствии с силой освещения фотодиода им вырабатывается ток, который создает на соответствующем сопротивлении Wm падение напряжения относительно общей точки

78. Так как мультиплексор 77 работает синхронно с мультиплексором 79, падение напряжения на сопротивлении W» измеряется к тому же моменту времени, когда возбуждается соответствующий светодиод Lm, Соответственно измеренные падения напряжения подаются через мультиплексор

77 и усилитель 80 на аналого-цифровой преобразователь 81 и с него в виде цифрового сигнала передаются дальше на микропроцессор 82. Микропроцессор накапливает измеренные падения напряжения или величины напряжений U>-Un. Как и s измерительной системе в соответствии с фиг. 1 измеряемая величина, которая измеряется на следующем после днища мерного сосуда

75 измерительном участке между светодиодом 4д и фотодиодом Dm, принимается и накапливается как базовая измеряемая величина U> - Uo, Затем в микропроцессор соответственно дпя каждого измерительного участка на каждом уровне от 1 до предпочтительного образуется отношение

Эти долевые величины представляют собой уже описанное выше относительное число "С". Остальная дальнейшая обработка этого относительного числа и измерение общего количества молока или молочного потока осуществляются таким образом, как и в примере выполнения в соответствии с фиг. 1.

Устройство, изображенное на фиг. 12, работает таким образом, что на расположенные друг наддругом температурные чувствительные элементы 2-и подается управляемая исполнительными элементами

102, 103 постоянная идущая на нагрев мощность, в то время как на первый, расположенный на первом уровне или вблизи дна мерного сосуда температурный чувствительный элемент с положительным температурным коэффициентом идущий на агревание ток не подается. После предваительного отключения идущей на нагрев

1836624

26 постоянной мощности температурного чувствительного элемента его температура измеряется путем измерения величины сопряженного сопротивления, отсюда вычисляется соответствующая температура температурного чувствительного элемента.

Эта температура сравнивается с температурой температурного чувствительного элемента 1. Измеренные в соответствии с соответствующей температурой сопротивления подставляются соответственно в отношение к сопротивлению ненагретого температурного чувствительного элемента, Отсюда уже описанным образом можно определить соответствующее относительное число "Cm" для каждого температурного чувствительного на каждом уровне.

На фиг. 7 и 8 показаны графические изображения, которые практически представляют мгновенную съемку профиля пены при измерении потока молока к различным моментам времени в течение одного и того же цикла доения коровы. В графических изображениях соответственно на оси абсцисс откладываются измеренное относительное число С, в то время как по аси ординат через отдельные промежутки отмечаются расположенные со смещением по высоте друг относительно друга измерительные электроды. На графике указано 64 электрода. Как уже говорилось выше, общее время считывания показаний во всех электродах составляет примерно 0,1 с. Как видно из фиг, 7, электроды да уровня измерительного электрода 10 имеют измеренную величину относительного числа "0" примерно 1.

T.е. до этого уровня расположено чистое или дегазированное молоко. Измерительные электроды, которые расположены выше, т,е. электроды от М 10 до hh 40, напротив имеют уже отличающееся от 1 относительное число.

В представленном на фиг. 8 иэмеренйи лишь самые нижние электроды представляют измеренную величину относительного числа С около 1. Расположенные выше электроды от Q 5 до М 60 показывают соответственно величину меньше 1.

Представленные на фиг. 7 и 8 кривые показывают очень отчетливо, что никоим образом просто нельзя пренебречь при изме.рениях содержащейся в пене массой молока, как это до сих пор имело место в уровне техники. Если бы на обеих кривых в местах, в которых они соответственно достигают величины с = 0,9, сделать разрез в соответствии с показанной линией 0 и 0, т.е. в местах, в которых можно было бы предположить, что доля содержащейся в пене жидкости примерно соответствует колйчеству жидкости, которое в части располаженного ниже линии разреза D или D количества молока уже заменена воздухом. то становятся очевидными различия доли молока в пене.

В случае с обеими кривыми расположенная ниже линий разреза 0 или 0 доля молока в потоке доводится через щель до

1,53 кг/мин. В поле пены, которая расположена выше линий разреза 0 или D, содер10 жится черезвычайно различная масса молока. Поэтому масса молока на фиг. 7 вносит свой вклад в поток лишь в размере

0,37 кг/мин, в то время как в сравнимом профиле пены в соответствии с фиг. 8 содержится количество молока, равное 0,97

15 кг/мин, которое вносится в поток молока.

Формула тзобретения

1. Способ определения профиля рассти на разных уровнях жидкости и обработку результатов измерения, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности при измерении пенистой жидкости, при из25 мерении удельной плотности на каждом уровне измеряют значение одного и тога же физического параметра, аналитически связанного с удельной плотностью, определя30 ют коэффициенты отношения каждого значения измеренного физического параметра к базовому физическому параметру, измеренному на базовом измерительном участке, содержащем дегазированную жидкость, а величину удельной плотности при обработке результатов измерения находят умножением полученного для каждого уровня коэффициента на удельную плотность дегазированной жидкости.

2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я

40 тем, что, с целью дополнительного определения массы пенистой жидкости в мерном сосуде, измеряют объем каждого из и слоев между уровнями, а массу G определяют по формуле:

G- CmXVmXP, m — 1

50 где Cm — коэффициент отношения измеренного на каждом уровне значения физического параметра к базовому значению;

Vm —.объем слоя, лежащего ниже уровня; р - удельная плотность дегазированной жидкости.

3. Способ по и. 2, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования путем определения количества надоенного молока. молоко в мерный сосуд

20 пределения удельной плотности жидкости, включающий измерение удельной плотно27

1836624

20 подачу молока прекращают и измеряют его 25 тем, что, с целью расширения области ис- 30

П

Фэфф (K

m=1

50 х(1-а подают непрерывно до достижения первой заранее заданной величины, затем подачу молока прекращают, а молоко сливают до достижения второй заранее заданной величины, при этом массу молока в одной загрузке определяют как разницу между первым и вторым измерениями, после последней загрузки определяют массу оставшегося в мерном сосуде молока, а общее количество надоенного молока определяют с учетом количества загруэок и оставшейся массы в мерном сосуде.

4, Способпо п.2, отличающийся тем, что молоко в мерный сосуд подают порциями до достижения первой заранее заданной величины, после слива молока до достижения второй заранее заданной величины определяют массу оставшегося в пене молока, а количество молока в каждой порции определяют как разность между первым и вторым измерениями.

5. Способ пои. 1. отл ич а ю щийс я тем, что молоко подают в мерный сосуд, через фиксированный промежуток времени массу, затем молоко сливают, а общее количество надоенного молока определяют как сумму измеренных величин.

6. Способ по и. 1. отличающийся пользования путем определения количества надоенного молока, молоко непрерывно подают в мерный сосуд, имеющий калиброванное отверстие, а общее количество молока определяют с учетом измеренной над калиброванным отверстием массы молока и соответствующего гидростатического давления.

7, Способ по п 1, о т л-и ч à ю шийся тем, что, с целью расширения области использования путем определения массы надоенного молока в единицу времени, надоенное молоко подают в мерный сосуд, имеющий вертикальную щель, а массу непрерывно вытекающего через вертикальную щель молока в единицу времени определяют по формуле: где msôô — общий выходящий иэ щели поток массы молока; к-a S p zing, d — расстояние между уровнями измерений;

g — ускорение свободного падения;

S — ширина щели;

p — удельная плотность жидкости;

n — общее число уровней измерения;

С, Cm — коэффициент отношения для уровня i или в, К вЂ” коэффициент, зависящий от ширины щели и конструктивных параметров устройства, определяется путем предварительной калибровки.

8, Способпоп. 7,отл ича ю щи йся тем, что массу молока в процессе доения измеряют через постоянные промежутки времени, причем общее количество надоенного молока определяют как сумму произведений измеренных значений массы на соответствующий промежуток времени.

9. Способ по и. 8, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что базовое значение физического параметра измеряют. непосредственно нзд дном сосуда, l0. Способ по и. 9, отличающийся тем, что на каждом уровне измерения измеряют электрическое сопротивление или электропроводность пенистой жидкости.

11. Способпо и. 9,отличаю щи йся тем, что на каждом уровне измерения измеряют светопроницаемость или степень поглощения инфракрасного излучения.

12 ° Способпоп,9,отличающийся тем, что на каждом уровне измерения измеряют теплопроводность пенистой жидкости.

13. Способ поп.12,отnиN ающи йс я тем, что измеряемые величины считывают в течение 0,1-,1,0 с.

14, Способ поп.2,отличающийся тем, что для проверки величину общей массы G, полученную суммированием, сравнивают с полученной путем взвешивания величиной одинакового количества, причем для компенсации разницы все измеренные коэффициенты отношения возводятся в степень с одним и тем же показателем, большим О.

15, Устройство для определения профиля распределения удельной плотности жидкости, содержащее установленные на разных уровнях по высоте измерители удельной плотности и блок обработки результатов измерений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при измерении пенистой жидкости в мерном сосуде, измерители удельной плотности выполнены в виде пар электродов, установленных горизонтально противоположно на фиксированном расстоянии друг от друга, причем один из электродов каждой пары соединен с источником питания, а противо1836624

29

20

30

40

45 де микропроцессора, положный ему электрод через мультиплексор соединен с блоком обработки результатов измерений, выполненным в виде микропро- цессора.

16. Устройство по и. 15. о т л и ч а ю щ ее с я. тем, что электроды, соединенные с источником питания, объединены в один вертикальйый электрод.

17. Устройство по и. 15, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что самая нижняя пара электродов расположена. непосредственно над дном мерного сосуда.

18. Устройство по и. 16, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что самый нижний электрод и нижний конец противоположного электрода расположены непосредственно наддном мерного сосуда.

19. Устройство по пп. 17 и 18, о т л и ч аю щ е е с я тем, что мерный сосу4 выполнен цилиндрическим, а электроды расположены на одинаковом по высоте расстоянии друг от друга.

20. Устройство по и. 19, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что источник питания выполнен в виде источника переменного напряжения.

21. Устройство по и. 19, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что источник питания выполнен в виде источника синусоидального или треугольного переменного напряжения.

22. Устройство по n,21. о тл и ча ю щее с я тем, что мультиплексор имеет частоту включений 200 Гц-80 кГц.

23. Устройство поп.22,отличающее с я тем, что электроды выполнены круговыми и имеют диаметр 0,5- 1,2 мм.

24. Устройство по и. 23, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что горизонтальный промежуток между одним электродом и противоположным электродом составляет 2-150 мм.

25. Устройство для определения профиля распределения удельной плотности жидкости. содержащее установленные йа разных уровнях по высоте измерители удельной плотности и блок обработки результатов измерений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности изме-. рений пенистой жидкости в мерном сосуде, каждый измеритель удельной плотности выполнен в виде источника света и электрооптического преобразователя.

26. Устройство по и. 25. о г л и ч а ю щ ее с я тем, что источники света выполнены в. виде светодиодов.

27. Устройство по и. 26, о т л и ч а ю щее с я тем, что источники света выполнены в виде источников инфракрасного излучения.

28. Устройство для определения профиля распределения удельной плотности жидкости, содержащее узел измерения распределения удельной плотности по высоте и блок обработки результатов измере15 . ний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при измерении пенистой жидкости в мерном сосуде, узел измерения выполнен в виде расположенного на одной стороне мерного сосуда источника света, поворотного зеркала и неподвижного параболического зеркала, а на другой на расстоянии по высоте один над другим электрооптических преобразователей, исходящие линии которых соединены с блоком обработки результатов измерений, выполненным в виде микропроцессора, при этом мерный сосуд выполнен светопроницаемым.

29. Устройство для определения профиля распределения удельной плотности жидкости, содержащее установленные на разных уровнях по высоте измерители удельной плотности и блок обработки результатов измерений, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности при измерении пенистой жидкости в мерном сосуде, измерители удельной плотности выполнены в виде датчиков теплопроводности, расположенных в мерном сосуде на фиксированном расстоянии по высоте друг над другом, причем каждый из датчиков с одной стороны соединен с источником постоянного тока, а с другой — с цепью измерения сопротивления, при этом каждая цепь измерения сопротивления соединена через мультиплексор с блоком обработки результатов измерения, выполненным в ви1836624

1836624 с Р0

О

c RD и

1836624

1836б24

LgJ

50 и ю

gQ г

Ю

30 Д

)О

0, S

ЧЕЙНА ТМ!52АН1 С

1836629

gQ Г

0,5 0

VERHALTNI SZAHL С

1836624

УГ 94

Фиг. 11

ФиИ2

Составитель H.Áópáåëî

Техред М. Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор Т.Куркова

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

Заказ 3018 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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