Способ контроля параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК П 4 С 01 Я 27/ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИ ЛЬСТВ ЖВЯУ СВИДЯ АВТОРСоюзного тельского институт тияревск ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ комбикормовой промышленнос (72) Ю,А.Скрипник, Ю,А.Мал ий, И.Е.Маноха и Л,А.Глазков(56) Авторское свидетельство СССР У 271874, кл, С 01 И 27/00, 1970.Авторское свидетельство СССР . В 737821, кл. С 01 М 27/22, 1980. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДИСПЕРСНЫХ ТВЕРДЫХ, СЫПУЧИХ И ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к области неразрушающего физического контроля и может быть использовано для послойного определения физических характеристик веществ, Цель изобрете,.802836 ния - улучшение точностных и физических характеристик, что достигается новой процедурой измерения. Для определения по амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиках частотных диапазонов, соответствующих участку плоской фазочастотной характеристике, а также зоне дисперсии, производится разбиение каждого диапазона на Ификсированных интервалов. На датчик воздействуют частотно-манипулированными колебаниями, гричем первая частота соответствует -й точке первого диапазона, а вторая - 1-й точке второго диапазона. Измеряют средний коэффициент амплитудной модус ляции и средний индекс фазовой модуляции по К точкам и по этим характеристикам судят о физических характе- С ристиках исследуемого материала.Изобретение относится к неразрушающему контролю параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов и может быть использовано для определения концентрации, состава и 5 форм связи дисперсной фазы в контролируемом материале.Целью изобретения является повышение точности контроля параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов.На фиг; 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 - амплитудно- частотная (АЧХ) и фазочастотная .(ФЧХ)15 характеристики дисперсного материала,Устройство содержит генератор 1 пилообразного развертывающего напряжения, автоматический переключатель 2, генератор 3 регулируемой частоты, источник 4 постоянного напряжения, мультивибратор 5, измерительную ячейку Ь с исследуемым материалом, линейный детектор 7, амплитудный ограничи тель 8, синхронный детектор 9, блок 10 задержки и регистраторы 11 и 12.Автоматический переключатель 2 задает два режима работы генератора 3. В режиме снятия АЧХ и ФЧХ на управляемый вход генератора 3 подается непрерывное пилообразное напряжение с генератора 1 при фиксированной начальной рабочей точке от источника 4, в режиме частотного манипулирования на вход генератора 3 подаются калибровочные управляющие импульсы от мультивибратора 5. Напряжение с выхода датчика 6 поступает на два канала регистрации: АЧХ - линейный детектор 7, регистратор 11; ФЧХ - амплитудный ограничитель, синхронный детектор 9, регистратор 12.Исходный материал без дисперсной фазы, помещенный в ячейку 6, дает 45 практически равномерную АЧХ и линейную ФЧХ. Наличие дисперсной фазы в виде включений, добавок, примесей, растворов, взвесей и т.п. изменяет форму частотных характеристик дисперсн х материалов. В зависимости от концентрации дисперсной фазы возникают отклонения ординат АЧХ от постоянного значения в области высоких частот. Наиболее информативные изменения АЧХ имеют место в зоне дисперсии электрофизических параметров, определяющих частотные свойства датчика с исследуемым материалом. В диэлектрических дисперсных материалах зона дисперсии определяется уменьшением диэлектрической проницаемости среды в области высоких частот вследствие релаксационных процессов. Одновременно в зоне дисперсии наблюдается увеличение диэлектрических потерь, достигающих максимума при частоте, обратно пропорциональной времени релаксации.Аналогично изменяются электропровод- ность в проводящих материалах и средах, а также магнитная проницаемость в ферромагнитных и парамагнитных материалах и веществах.Возрастание релаксационных потерь в зоне дисперсии существенно изменяет линейную форму ФЧХ и дает информацию о составе и формах связи дисперсной фазы. Поэтому коэффициент передачи измерительной схемы с исследуемым дисперсным материалом можно представить в виде комплексного числа К, а именноК=К У(оЗ)егде К - модуль коэффициента передачи низкой частоте, зависящий от геометрических размеров датчика, электрическихсвойств материала и параметров измерительной схемы; Т (О 1) - нормированная АЧХ;(ц 3) - ФЧХц 3 - круговая частота.Способ реализуется. следующим образом.Датчик 6 эаполн.".ют исследуемым дисперсным материалом и в режиме линейно меняющейся частоты снимают АЧХ и ФЧХ. На фиг. 2 изображены АЧХ в реальных амплитудных соотношениях 1. КЯ(О)1 и ФЧХ - Р(сд), На АЧХ по уровню значимости 0,9 К определяют верхнюю граничную и 3 и нижнюю граничвную о частоты. После этого выделяют два частотных диапазона. Диапазон частот 1 соответствует плоскому участку АЧХ и линейному участку ФЧХ от д дои) , Частотный диапазон 11вопределяют в зоне дисперсии от сдв до и - частоте, соответствующей второму уровню значимости - 0,1 К . На каждом частотном диапазоне выделяют М, точек, которые делят его на равные по частоте интервалы. Число интервалов соответственно М. Каждой точке частотного диапазона 1 соответствуют зллчения частот Й, =д, Я., РЯ==и 1 . Каждой точке частотного диапазовна 1 - значения частот и =,др,ц .оГ н- д к ( д =1, 2 И) .Далее на датчик 6 с исследуемым материалом подают частотно-манипули рованный сигнал, причем равные по длительности пакеты напряжений имеют частоты Ц;и о 3. соответственно.Частотно-манипулированный сигнал, прошедший измерительную схему, Оказывается модулированным по амплитуде и фазе. Измеряют коэффициент амплитудной модуляции ш, и индекс фазовой модуляции аЧ, Далее усредняют результаты И измерений и определяют средние значения коэффициента амплитуд 1= пьной модуляции ш = и индексасрфазовой модуляции аЧ == - ,Н 20По С КшГде ш, - среднее значение коэффициента амплитудной модуляции, 7;К - коэффициент пропорциональности, устанавливаемый экс 35периментально для исследуемого материала при градуировке устройства.Средний индекс фазоьой модуляции 40аМ,р или средний угол электрическихпотерь О р зависит с одной стороныот концентрации дисперсной фазы,а с другой стороны определяется физико химическими сВОЙствами этОЙ фазы 45и формами связи ее с исходным мате-риалом (средой), Поэтому при постоянстве концентрации дисперсной фазы(С=сопя) по среднему значению напряжения 11 пропорциОнальному восрили Х,р, можно определить измененияв составе и формах связи дисперснойфазы по тарировочным таблицам (О8напряжение с выхода амплитудногоограничителя).В качестве примера рассмотренычастотные характеристики дисперсногоматериала углеродной суспензии ионитов,средним значениям ш,р судят о концентрации дисперсной фазы, а по сред- немУ значению Р р - о составе и фоРмах связи этой фазы.Концентрация С дисперсной фазы связана линейной зависимостью с ко, эффициентом амплитудной модуляциив виде ЗО Однородным исходным материалом является ионнообменная смола КБП,. представляющая собой монофункциональный катионит полимеризационного типа с единственной активной группой-СООН, в которой водород Н замещен ионами+кальция Са . Из этой ионнообменной смолы выделяется нерастворимый порошок полимерной соли, которую увлажняют до 22,27 и смешивают с вазелином. Дисперсионными фазами, кроме исходной смолы, является вода и вазелин. При увлажнении исходной дисперсионной фазы (порошка) влага в нем распределяется равномерно. Объемную долю Са - форму катионита КБ-2 влажности 22,2% в вазелине изменяются от 0 до 29,77, что обуславливает существенное изменение формы АЧХ и ФЧХ суспензии. С уменьшением объемной доли эона дисперсии становится менееотчетливой, вырождаясь в прямую линию, а диэлектрическое поглощение (мнимая составляющая диэлектрической проницаемости) - весьма мало, ПриЯ Ф увлажнении объемной доли Са - фор 1 мы катионита КБПот 0 до 29,17 действительная составляющая комплексной емкости конденсаторного дат.ика, включенного в измерительную схему, изменяется от 40 до 108 пФ, а мнимая составляющая диэлектрической емкости - от 1 до 14 пФ, Поэтому средняя глубина амплитудной модуляции частотно-манипулированного сигнала изменяется от 0 до 33,1% при К 0,88, а среднее значение тангенса угла потерь-2от 2,5 10 до 9,310 определяется по индексу фазовой модуляции.Формула изобретенияСпособ контроля параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов, заключающийся в том, что снимают амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики измерительной ячейки с исследуемым материалом, определяют зону дисперсии и по результатам измерений в зоне дисперсии и вне ее определяют физические параметры материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, определяют первый частотный диапазон, соответствующий плоскому участку амплитудно-частотной характеристики и линейному участку фазочастотной характеристики, и второй час1283638 Коршунович Корректор Л.Патай СоставительРедактор М.Келемеш Техред И.Поп Заказ 7431/41ВН 7 Подписноего комитета СССРий и открытий Тираж ИИИИ Госуд о делам 35, Москствен обретЖд. 4/5 3 шская роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная тотный диапазон, соответствующий зонедисперсии в области высоких частот,разбивают каждый из диапазонов наИинтервалов, воздействуют на измерительную ячейку частотно-манипулированными колебаниями, состоящими изпакетов напряжений с частотой Л.,иэ первого частотного диапазона и ц; иэ второго частотного диапазона, гдех=1,2 И, измеряют коэффициент амплитудной модуляции и индекс фазовоймодуляции, по средним значениям коэффициента амплитудной модуляции судято концентрации, а по среднему значению индекса фазовой модуляции - о составе и формах связи дисперсной фазы.