Устройство для оперативного контроля качества бензина



Устройство для оперативного контроля качества бензина
Устройство для оперативного контроля качества бензина

 


Владельцы патента RU 2561241:

Якименко Игорь Владимирович (RU)
Смолин Владимир Алексеевич (RU)
Троицкий Юрий Валентинович (RU)

Изобретение может использоваться для экспресс-контроля соответствия качества исследуемого бензина параметрам эталонного образца. Устройство для оперативного контроля октанового числа бензинов содержит автономный блок питания, основной емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу цифрового индикатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока обработки данных, при этом в устройство введен дополнительный емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина, соединенный с одним из входов измерителя разности двух емкостей, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя. Изобретение обеспечивает повышение достоверности оперативного контроля качества бензина и чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, может использоваться для экспресс-контроля соответствия качества исследуемого бензина параметрам эталонного образца.

Известно устройство для оперативного измерения октанового числа бензинов [патент РФ №2206085, МПК G01N 27/22], содержащее емкостной датчик, подключенный к входу первого RC-генератора, выход которого подключен к первому входу устройства обработки и индикации данных, резистивный датчик температуры, подключенный к входу второго RC-генератора, выход которого подключен к второму входу устройства обработки и индикации данных.

Недостатком устройства является низкая чувствительность и отсутствие учета влияния проводимости контролируемого горючего на результат измерения.

Известно устройство для определения октанового числа автомобильного бензина [патент РФ №2240548, МПК G01N 27/22], содержащее емкостный датчик и датчик температуры пробы бензина, генератор, соединенный с емкостным датчиком через одну из первичных полуобмоток дифференциального трансформатора, вторая полуобмотка соединена с опорным конденсатором, выход генератора подключен к входу первого канала многоканального аналого-цифрового преобразователя, к входу его второго канала подключена вторичная обмотка дифференциального трансформатора, к третьему каналу преобразователя подключен датчик температуры, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к блоку обработки данных.

Недостатком устройства является сложность алгоритма определения октанового числа автомобильного бензина, основанного на использовании нейронных сетей, отсутствие информации о проводимости бензина, существенно влияющего на его качество.

Известен прибор для экспресс-контроля качества автомобильного бензина [патент РФ №2287811, МПК G01N 27/22], содержащий емкостный датчик, автогенератор, детектор информационного сигнала, блок цифровой индикации, усилители с порогом усиления по входному сигналу, сумматор, резистор с масштабирующим усилителем и переключатель режимов.

Достоинством прибора является возможность учета влияния на качество бензина его электропроводности.

Недостатком устройства является сложность алгоритма вычисления показателя качества бензина и сложность схемотехнического решения, что затрудняет возможность обеспечения высокой точности измерения.

Известно устройство [патент РФ №2460065, МПК G01N 27/22], содержащее емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, датчик температуры, два генератора, вход одного из них соединен с емкостным датчиком, вход второго соединен с датчиком температуры, блок обработки данных, два входа которого подключены соответственно к выходам первого и второго генераторов, а выход блока обработки данных соединен с блоком сопряжения и цифровым индикатором, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с третьим входом блока обработки данных, а вход аналого-цифрового преобразователя соединен с дополнительным выходом первого генератора.

Достоинством устройства является учет влияния на качество бензина его электропроводности.

Недостатками устройства являются:

- низкая достоверность оценки качества контролируемого бензина, обусловленная использованием в качестве эталона математической модели, представленной набором калибровочных характеристик, которые принципиально не могут полностью описать все особенности параметров горючего и их зависимость от различных присадок и факторов внешней среды;

- сложность создания и обновления математической модели всех марок горючего, представляемых таблицами калибровочных характеристик, таблицами поправочных коэффициентов на температуру и на проводимости бензина, определяемые достаточно сложными математическими зависимостями.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство экспрессного контроля октанового числа бензина [полезная модель РФ №132206, МПК G01N 27/22], содержащее автономный блок питания, емкостной датчик и датчик температуры, конструктивно совмещенные с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу блока сопряжения и цифровому индикатору, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с одним из входов блока обработки данных, первый генератор, к входу которого подключен емкостной датчик, а выход подключен к первому входу блока вычитания частот и через аналого-цифровой преобразователь ко второму входу блока обработки данных, кварцевый генератор, выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, второй генератор, к входу которого подключен датчик температуры, а его выход подключен к одному из входов блока обработки данных.

Достоинством устройства является учет влияния на качество бензина его электропроводности и повышение его чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива.

Недостатками устройства являются:

- низкая достоверность оценки качества контролируемого бензина, обусловленная использованием в качестве эталона математической модели, представленной набором калибровочных характеристик, которые принципиально не могут полностью описать все особенности параметров горючего и их зависимость от различных присадок и факторов внешней среды;

- сложность создания и обновления математической модели всех марок горючего, представляемых таблицами калибровочных характеристик, таблицами поправочных коэффициентов на температуру и на проводимости бензина, определяемые достаточно сложными математическими зависимостями;

- невозможность оптимально повысить чувствительность к диэлектрическим свойствам топлива за счет выделения разности частоты генератора, во времязадающей цепи которого включен емкостной датчик, и частоты кварцевого генератора.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, заключается в повышении достоверности оперативного контроля качества бензина и оптимальном повышении чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее автономный блок питания, основной емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу блока сопряжения и цифровому индикатору, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока обработки данных, введен дополнительный емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина, соединенный с одним из входов измерителя разности двух емкостей, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит автономный блок питания 1, основной емкостной датчик 2, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина 3, аналого-цифровой преобразователь 4, выход которого соединен с блоком обработки данных 5, выходы которого подключены к цифровому индикатору 6, дополнительный емкостной датчик 7, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина 8, выход которого соединен с одним из входов измерителя разности двух емкостей 9, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком 2, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 4.

Устройство работает следующим образом: предварительно очищенные пробоотборники 3, 8 с емкостными датчиками 2, 7 заполняют соответственно контролируемым и эталонным бензином.

При этом емкость основного емкостного датчика 2 CX будет пропорциональна диэлектрической проницаемости контролируемого бензина εХ, а емкость дополнительного датчика 8 СЭ пропорциональна диэлектрической проницаемости эталонного бензина εЭ.

Сигналы с обоих датчиков поступают на входы измерителя разности двух емкостей 9. В качестве измерителя разности емкостей, например, можно использовать микросхему CAV424 фирмы Analog Microelectronics, которая осуществляет преобразование разности двух емкостей, подключенных к ее входам, в напряжение постоянного тока, или другое устройство аналогичного назначения [патент РФ №2156472].

Полученный сигнал с выхода измерителя 9 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой код с выхода которого поступает в блок обработки данных 5, который в форме процентного отклонения (ΔС/СЭ)% выдает информацию на цифровой индикатор 6 без сложной математической обработки результатов измерения и использования градуировочных и калибровочных таблиц.

Сравнение качества двух образцов горючего, находящихся в одинаковых условиях, позволяет автоматически учесть не только температурное изменение диэлектрической проницаемости, но и других факторов внешней среды и наличие присадок, влияющих как на диэлектрическую проницаемость, так и на проводимость бензина.

Так, например, при использовании в качестве измерителя разности двух емкостей устройства [патент РФ №2156472] формируемое на его выходе напряжение пропорционально разности времязадающих цепей R1C1 и R2C2 двух одновибраторов (С1Э, С2Х, , ; - проводимость контролируемого бензина, - проводимость эталонного бензина, R0 - базовое значение сопротивления времязадающих цепей одновибраторов). Уровень получаемого сигнала пропорционален совокупному параметру, зависящему как от изменения диэлектрической проницаемости бензина, определяющегося разностью ΔС=СХЭ, так и отклонения ΔR=R2-R1, определяемого разностью проводимостей контролируемого и эталонного бензинов. Таким образом, при полном совпадении качества контролируемого бензина и качества эталонного бензина: ΔС=0, ΔR=0, и это условие сохранится при всех изменениях температуры. В то же время отклонение любого параметра контролируемого бензина от измеряемого параметра эталонного бензина приведет к пропорциональному изменению величин ΔС и (или) ΔR.

Повышение чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива достигается оптимизацией уровня сигнала, преобразуемого аналого-цифровым преобразователем для дальнейшего анализа устройством обработки данных.

Под чувствительностью к диэлектрическим свойствам топлива понимают минимальное приращение диэлектрической проницаемости топлива ΔεMIN, которое способно определить измерительное устройство.

Уровень требуемой чувствительности определяет требования к эффективной разрешающей способности аналого-цифрового преобразователя.

Для большинства сортов горючего показатели диэлектрической проницаемости различаются во втором, третьем знаке после запятой. Так, отличие диэлектрической проницаемости бензинов А92 (ε=2,60) и А95 (ε=2,67) при температуре 20° составляет всего ΔεMAX=0,07. Чтобы зафиксировать это отличие с погрешностью не более 1% необходимо обеспечить чувствительность ΔεMIN≤0,0007.

Для устройств, основанных на преобразовании полного значения измеряемой емкости датчика контролируемого бензина, требуемая чувствительность будет обеспечена при эффективной разрешающей способности аналого-цифрового преобразователя (АЦП) N, определяемой соотношением

где εMAX - максимально возможное значение диэлектрической проницаемости всех контролируемых марок бензина при самых неблагоприятных внешних факторах, ΔεMIN - требуемая чувствительность, n - разрядность АЦП с эффективной разрешающей способностью N.

Если принять за значение εMAX=2,97 (диэлектрическая проницаемость бензина А95 при температуре 40°), то в соответствии с (1) N≥4235, n≥14.

В прототипе повышение чувствительности достигнуто за счет того, что преобразованию подвергается разностное значение ΔεMAX, определяемое разностью частоты генератора, во времязадаюшую цепь которого включена емкость датчика, и частоты кварцевого генератора. В этом случае будет справедливо выражение

Выбор величины ΔεMAX должен учитывать разброс значений диэлектрической проницаемости для всех марок контролируемого бензина, лежащий в пределах ΔεМАХ≈0,7. В этом случае, в соответствии с (2), получим требование N≥1000, т.е. обеспечивается заданная чувствительность при примерно четырехкратном снижении требований к разрешающей способности АЦП. Расчеты авторов прототипа подтверждают эти выводы.

В предлагаемом устройстве значение ΔεMAX определяется как разность диэлектрических проницаемостей контролируемого бензина и бензина выбранной марки. Следовательно, выбор значения ΔεMAX определяется допустимым отклонением диэлектрической проницаемости в пределах выбранной марки, которая не может быть больше минимального отличия диэлектрической проницаемости бензина другой марки. Как было показано выше, это отличие лежит в пределах ΔεMAX≈0,07. При этом в соответствии с выражением (2) заданная чувствительность обеспечивается при N≥100, т.е при одинаковой эффективной разрешающей способности аналого-цифрового преобразования в предлагаемом устройстве чувствительность к диэлектрическим свойствам топлива по сравнению с прототипом может быть увеличена почти на порядок.

Устройство для оперативного контроля октанового числа бензинов, содержащее автономный блок питания, основной емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу цифрового индикатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока обработки данных, отличающееся тем, что введен дополнительный емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина, соединенный с одним из входов измерителя разности двух емкостей, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств (концентрации, смеси веществ, влагосодержания, плотности и др.) жидкостей, находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.).

Изобретение относится к области неразрушающего контроля полимерных материалов и может быть использовано для контроля и измерений физико-химических процессов, происходящих в отверждаемом связующем при производстве изделий из полимерных композиционных материалов.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, биологии, пищевой и химической промышленности. Способ определения содержания анионов в растворах и влагосодержащих продуктах осуществляется в электрохимической ячейке при прохождении через нее переменного тока.

Изобретение относится к области измерения параметров жидкостей, в частности электрической проводимости в жидких средах, и может быть использовано непосредственно в морской воде.

Изобретение относится к методу определения доли адсорбированного вещества, которое содержится в формованном теле, грануляте или порошке из цеолита, цеолитного соединения или силикагеля в качестве адсорбирующего материала, а также к соответствующему устройству и применению устройства для определения или мониторинга степени насыщения адсорбирующего материала, заложенного на хранение в емкость.

Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтегазовой, пищевой и других отраслях промышленности. Анализатор газожидкостного потока содержит измерительный участок 1 и соединенные с ним газосборную камеру 2 и отстойник 3, основной измерительный датчик 5, дополнительные измерительные датчики 4, блок сравнения 6, подключенный к регистратору 7.

Изобретение относится к технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в грунтоцементном материале при создании строительных конструкций посредством струйной цементации.

Изобретение относится к области нефтехимии. Способ управления компаундированием товарных бензинов включает измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления компонентов товарного бензина и готового товарного бензина на различных стадиях технологического процесса, дальнейшее приведение измеренных электрофизических параметров компонентов и товарного бензина к единым условиям с контролем значений октанового числа и выработкой рекомендаций по внесению изменений в технологический процесс.
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях.

Изобретение относится к текстильной промышленности и представляет собой емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения. Образец пропускают между двумя пластинами конденсатора, измеряют реактивное сопротивление конденсатора, определяют изменение емкости, которое пропорционально изменениям диэлектрической проницаемости образца и регистрируют их как коэффициент вариации по линейной плотности или коэффициент неровноты по линейной плотности.

Изобретение касается способа измерения емкости датчика с емкостью (С). Датчик имеет рабочий электрод, который покрыт изолирующим слоем и лигандом, образующим аффинную поверхность. Способ содержит шаги приведения электрода в контакт с аналитом, подачи постоянного первого тока (I1), постоянного второго тока (I2) противоположного направления относительно первого тока (I1) и постоянного третьего тока (I3) того же направления, что и первый ток (I1), на датчик в течение заданных периодов времени. Далее способ содержит взятие замеров потенциала (V), созданного на датчике, и вычисление емкости датчика по наклону (В, D, F, Н) кривой потенциалов, полученной в ответ на подачу тока. Кроме того, изобретение относится к применению предложенного способа для обнаружения взаимодействия между лигандом и аналитом. Изобретение обеспечивает улучшенный способ измерения изменений емкости с использованием биодатчика и более стабильную систему измерения емкости биодатчика для повышения чувствительности и точности. 13 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при проведении исследований для определения состава продукции отдельных пластов и в целом скважины. Техническим результатом является повышение точности определения содержания воды в восходящем потоке водонефтяной смеси в стволе скважины. Способ определения содержания воды в водонефтяной смеси в стволе скважины путем измерения величины электрической емкости датчика, состоящего из центрального электрода, покрытого диэлектриком, и струенаправляющей трубы, служащей в качестве второго электрода. При этом измерения величины электрической емкости датчика осуществляют с остановками в каждой точке в двух режимах, один из которых при протекании восходящего потока водонефтяной смеси через кольцеобразное пространство, образованное между электродами датчика, а другой - в процессе гравитационного разделения отдельных компонентов в пробе водонефтяной смеси, заключенной в измерительной полости датчика путем закрывания окон для пропуска потока водонефтяной смеси через датчик. Также предложено устройство для осуществления способа. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для определения объемного содержания воды в нефти. Сущность изобретения заключается в том, что способ основан на определении изменений параметров электромагнитного поля в потоке исследуемой жидкой среды при изменении ее компонентного состава, поток жидкости в зоне измерений разбивают на множество изолированных потоков, каждый из которых взаимодействует с резонатором электромагнитного поля через выделенный участок поверхности контакта, в результате чего в резонаторе формируется электромагнитное поле, обобщающее влияния всех изолированных потоков жидкости, параметры которого принимают за среднее взвешенное для совокупности потоков в изолированных каналах и сопоставляют с соответствующими показателями продукта-аналога, обладающего известными свойствами, которые могут быть эмпирически идентифицированы как доля воды в смеси с углеводородной жидкостью. Технический результат: обеспечение возможности повышения эффективности влагомера и повышения точности определения содержания воды в нефти, перекачиваемой по трубопроводу. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для определения электрической емкости биосенсорной камеры. Для этого инициируют электрохимическую реакцию пробы после ее внесения в биосенсорную камеру, имеющей два электрода, расположенных в камере и соединенных с микроконтроллером. Прикладывают к камере осциллирующий сигнал предварительно заданной частоты. Устанавливают первый временной интервал выборки. Получают выборку выходного сигнала от камеры со вторым временным интервалом выборки, отличным от первого временного интервала выборки. Определяют фазовый угол между выходным сигналом и осциллирующим входным сигналом от камеры на основе выходного сигнала выборки. Рассчитывают электрическую емкость камеры по фазовому углу. Также предложена система для измерения аналита. Группа изобретений обеспечивает определение достаточности заполнения аналитом электрохимической биосенсорной испытательной камеры. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 24 ил., 2 табл.
Наверх