Измеритель содержания одного компонента в многокомпонентной смеси

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11 987496

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид- ву— (22) Заявлено 03р781: (21) 3311312/18-25

Р М К з

6 01 М 27/02 с присоединением заявки № . (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 0701.83. Бюллетень ¹ 1 (33) УДК 543.257 (088.8) Дата опубликования описания 070183

A-В, Бугров

4

Р т 1

1-, йЙ

Московский ордена Трудового Красного наменй " институт химического машиностр енияБМЕд",-::

4 3 (72) Автор изобретения (73) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СОДЕРЖАНИЯ ОДНОГО КОМПОНЕНТА

В МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для работы совместно с параметрическими первичными преобразователями, например, емкостными. Прибор можно использовать для контроля содержания пограничных слоев в неоднородных неметаллических материалах,.а также для контроля других показателей, связанных с содержанием,компонентов, обладающих слабыми нелинейными электрическими свойствами.

Известен измеритель нелинейности амплитудных характеристик усилителей.

В этом измерителе исследуемый усилитель через аттенюатор подключен к питающему генератору. Напряжения с выходов усилителя и генератора с помощью первого коммутатора подаются ,на делитель напряжения. К выходу де=. лителя подключен второй коьанутатор, работающий синхронно с первым коммутатором. Второй коммутатор пери- одически подает на детектор два напряжения, снимаемые с входа и выхода. делителя напряжения. Выход детектора соединен с фазочувствительным выпрямителем, выходной сигнал которого подается на показывающее устройство.

Управляющие выходы коммутаторов и фазочувствительного выпрямителя со.единены с коммутационным генератором.

-Нелинейность исследуемого усилителя определяется расчетом по коэффициенту передачи регулируемого делителя напряжения в момент исчезновения амплитудной модуляции напряжения на выходе детектора. При этом должно соблюдаться условие, что произведение коэффициентов передачи исследуемого усилителя и аттенюатора равно единице (13.

Недостаток этого измерителя состоит в том, что он не позволяет производить автоматическое измерение нелинейных искажений iсигнала от исследуемого объекта.. Кроме а>го, устройство не дает возможности ис« пользовать его для работы совместно

:с параметрическими. преобразователями, так как его структура, в частности последовательное соединение аттенюатора и исследуемого усилителя, рассчитана исключительно для работы с объектами контроля, имеющими коэффициент передачи больше единицы.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является измеритель диэлектрических характеристик, который содержит модуляци987496 онный генератор, соединенный с генератором переменного напряжения, генератор переменного напряжения соединен с емкостным преобразователем, который соединен с последовательно соединенными выпрямителем, фильтром низких частот и амплитудным детектором (2 3.

Недостаток этого измерителя состоит в том, что он не может измерять нелинейные параметры емкостного преобразователя, что снижает класс контролируемых материалов и снижает точность измерений. Эти недостатки. существенно сужают класс контролируемых материалов и показателей качества, а также уменьшают точность контроля промышленных материалов.

Цель изобретения — расширение диarIaýoíà класса контролируемых материалов и повышение точности измерений.

Поставленная. цель достигается тем, что в измеритель, содержащий модуляционный генератор, соединенный с генератором переменного напря>кения,. генератор переменного напряжения соединен с емкостным преобразователем, который соединен с последовательно соединенными выпрямителем, фильтром низких частот и амплитуцным детектором, введены звено с регулируемым коэффициентом передачи и нормализатор амплитудного значения мо.дулированного сигнала, причем звено с регулируемым коэффициентом передачи соединено с одной стороны с ем- 35 костным преобразователем, с другой стороны — с выпрямителем, и управляющий вход звена с регулируемым коэф.фициентом соединен с выходом модулирующего генератора, вход амплитуд- 40 ного детектора соединен с выходом фильтра, а нормализатор амплитудного значения модулированного сигнала соединен с одной стороны с выпрямителем, с другой — с фильтром. 45

На чертеже представлена схема измерителя.

Измеритель содержит источник 1 переменного напряжения, который имеет управляющий вход. Измерение сигнала на управляющем входе может менять амплитуду или частоту переменного . напряжения. Сигнал на управляющем входе источника 1 меняется с помощью модулирующего генератора 2, рабочая частота которого много меньше частоты источника 1. Переменное напряжение с источника 1 подается на параметрический первичный преобразователь 3, у которого амплитуда и фаза напряжения на выходе связаны со свой-. 40 ствами контролируемого материала, помещенного в преобразователь. В качестве чувствительного элемента преобразователя 3 могут быть использованы электроемкостные, индуктивные, 65 токовихревые и ультразвуковые датчики. Сигнал с преобразователя 3 поцается на звено 4 с регулируемым коэффициентом передачи. Коэффициент передачи звена 4 может быть изменен путем изменения сигнала на управляющем входе, который соединен с выходом модулирующего генератора 2. Сигнал со звена 4 поступает на выпрямитель 5, который детектирует этот сигнал. Сигнал с выпрямителя 5 подан на нормалиэатор б амплитудного значения модулированного сигнала. Этот нормализатор меняет свой коэффициент передачи таким образом, чтобы максимальная амплитуда сигнала на его выходе за период модуляции всегда была равна постоянному значению.

Фильтр 7 выделяет на своем выходе сигнал с частотой, равной частоте работы модулирующего генератора 2.

Фильтр 7 может представлять собой или колебательный контур или синхронный детектор, в последнем случае, фильтр имеет управляющий вход, соединенный с генератором 2. Амплитуда сигнала с выхода фильтра 7 определяется с помощью амплитудного детектора 8.

Прибор работает следующим образом.

Генератор 2 формирует в первый полупериод модулирующего сигнала-переменное напряжение U от. источника 1.

Во второй полупериод модулирующего сигнала переменное напряжение на выходе источника 1 уменьшается в $ раз и составляет U/g., В первый полупериод модулирующего сигнала коэффициент передачи звена 4 равен 1. Во второй полупериод модулирующего сигнала коэффициент передачи звена 4 увеличивается в у раз. Таким образом, если контролируемый материал в преобразователе 3 является линейным, то как в первый, так и во второй полупериоды модулирующего сигнала напряжения на выходе звена 4 равны. Поэтому на выходе выпрямителя 5 будет отсутствовать переменная составляющая и измеритель

8 покажет нулевое значение.

Если контролируемый материал в преобразователе обладает хотя бы небольшими линейными свойствами, то коэффициенты передачи преобразова— теля 3 при разных значениях напряжения от источника 1 будут отличаться друг от друга. Следовательно, переменное напряжение на выходе звена 4 будет модулировано по амплитуде. Однополярное напряжение на выхо. де выпрямителя 5 также. будет модулировано. Нормализатор .б нормирует напряжение с выхода выпрямителя 5 таким образом, чтобы максимальная. амплитуда напряжения была постоянна, Такая нормировка устраняет влияние на показания прибора, изменение ко987496 эффициента передачи преобразователя

3 при помещении в него различных материалов. В случае использования электроемкостного чувствительного элемента в преобразователе устраняется погрешность прибора от измене- 5 ния диэлектрической проницаемости контролируемого материала. Фильтр 7 выделяет переменную составляющую сигнала с выхода нормализатора 6, а амплитудный детектор 8 измеряет амплитуду этой составляющей. Показания детектора 8 пропорциональны коэффициенту нелинейности контроли- руемого материала. Таким образом, предлагаемый прйбор позволяет расширить класс контролируемых материалов за счет материалов, изменяющих нелинейные свойства при изменении содержания одного компонента..

Источник 1 переменного напряжения может быть выполнен с модуляцией частоты с целью обеспечения двухпараметрического контроля.

Допустим, что при первой частоте измерения коэффициент передачи звена

4 равен 1, а напряжение с преобразователя 3 максимально и равно U Тогда коэффициент передачи нормализатора 6 будет равен N/U<, где N — заданное значение максимальной амплитуды сигнала на выходе нормализатора. При второй частоте измерения напряжение на выходе нормализатора 6 будет равно U- напряжение на выходе преобразователя 3, у — коэффициент передачи звена 4. 35

Таким образом, амплитуда напряжения с выхода фильтра 7 будет равна

М (1 - g U /U ) и сигнал на выходе измерителя 8 будет пропорционален отношению напряжений или полных про- 40 водимостей преобразователя 3 на разных частотах. При измерении влажности гранулированного термопластичного материала в диапазоне 0,5-3% прибор позволяет почти на порядок 45 увеличить точность измерения.

Прибор в режиме с модуляцией частоты позволяет впервые автоматизировать измерение малых значений влажности (менее 1Ъ) гранулированных материалов без их принудительного уплотнения. Это дает возможность повысить качество изделий из термопластичных материалов.

В режиме работы прибора с модуля" цией амплитуды высокочастотного сиг- нала прибор впервые позволяет производить автоматический контроль степени отверждения многих промышленных материалов. К таким Материалам относятся стеклонаполненные материалы из термореактивных смол, которые до сих пор не поддавались автоматическому контролю из-за большого разброса их свойств.

Применение предлагаемого прибора в режиме с модуляцией амплитуды для контроля неметаллических матери апов дает новый способ контроля неметаллических материалов ° Этот способ является новым методом контроля с широкими возможностями. Испытания способа совместно с предлагаемым прибором показали его высокую избирательность по сравнению с другими электрическими методами контроля.

Формула изобретения

Измеритель содержания одного компонента в многокомпонентной смеси, содержащий модуляционный генератор, соединенный с генератором переменного напряжения, который соединен с емкостным преобразователем, подключенным к последовательно соединенным выпрямителю, фильтру и амплитудному детектору, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов и повышения точности измерений, в измеритель введены звено с регулируемым коэффициентом передачи и нормализатор амплитудного значения модулированного сигнала, причем звено с регулируемым коэффициентом передачи соединено с емкостным преобразователем и выпрямителем, управляющий вход звена с регулируемым коэффициентом соединен с выходом модулирующего генератора, а нормализатор амплитудного значения модулированного сигнала соединен с выпрямителем и фильтром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орнатский П.П., Скрипник Ю.А,, Скрипник В.И. Измерительные приборы периодического сравнения. М., "Энергия", 1975, с. 152, рис. 4-14.

2. Ю.М. Кесслер, to.Â. Подгорный, A.È. Аверин и др. Высокочастотный автоматический измеритель диэлектрических характеристик Тангенс 2М.

Сб. "Автоматизация химических производств", НИИТЭХИМ, 1976, вып. 4, с. 53-68 (прототип).

987496

Составитель М. Кривенко

Редактор В. Иванова Техред С.Мигунова Корректор Г. Реыетник

Закаэ 10285/31 Тираж 871. Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий .

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4