Устройство для измерения порозности псевдоожиженных систем

(71) Ленинградский институт точмеханики и оптики(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНОСТИ ПСЕВДООЖЮЕНН 11 Х СИСТЕМбо ра 1Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерению параметров псевдоожиженного слоя, и предназначено для использования в системах диагностики, регулирования и управления технологическими процессами, основанными на принципе псевдоожижения дисперсного материала потоком газа, а также может бь 1 ть применено для измерения малых концентраций дисперсного твердого материала в различных газовых потоках. силител мощности и регистрирства 13. обретения в . повышение точрений и чувствительности и ющего устро Выход ге ных колебанности изме устройстваНа фиг. электром н к обще 15 измер нит точ ель ератора 2 й подключ оров 14 ииквх 1 представленамого устройстваозности псевдоож а фиг,2 - времен оты устройства.,лок-схемадля измее конденса предлагае рения пор систем; н ного мостара 6, выход дом Фазочув Общая точка оду компа соединен с ого детекто онденсатороь 16-17ат которого твительн х я диа амма раб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И А ВТОРСКОМУ СВИДЕ,ЯО 15997 для измерения малых концентраций твердого материала в дисперсных потоках. Цельюизобретения является повышение точности измерений и чувствительности устройства. Устройство состоит из последовательно соединенных генератора электромагнитных колебаний, измерительного моста с емкостным чувствительным элементом, компаратора, двух повторителей напря-., жения, дифференциального усилителя, Фазочувствительного детектора, Фильтра нижних частот, усилителя мощности и регистрирующего устройства, Измерительный ,мост образован переменным резистором, движок которого заземлен, и пятью конденсаторами одного номинала. 2 ил. В аУстройство состоит из чувствлтель-.ного элемента 1, генератора 2 электромагнитных колебаний, измерительа.Ьного моста 3, повторителей 4 и 5напряжения, компаратора 6, дифференциального . усилителя 7, Фазо- Жчувствительного детектора (ФЧД) 8, вфильтра нижних частот, образованно- рееваго предварительным Фильтром 9 нижних частот (ФНЧ), усилителем 10,оконченным фильтром 11 нижних частот, 1599719мерительного моста 3 подключена к ;инвертирующему входу повторителя 4 напряжения, а общая точка .конденсато ров 18 и 14 и потенциального электро 5 да чувствительного элеяента подключена к инвертирующему входу повторителя 5 напряжения, при этом выходы повторителей 4 и 5 подключены к входам дифференциального усилителя 7, выход которого подключен к входу ФЧД 8. Выход ФЧД 8 подключен к фильтру нижних частот и далее к усилителю 12 мощности и регистрирующему устройству 13, 15Устройство работает следующим образ оМ.Напряжение Ч , меняющееся с частотой 1-100 кГц по синусоидальному закону, с выхода генератора 2 поступает одновременно на одну из вершин измерительного моста 3 и на вход компаратора 6. Напряжения Чи Ч с вершин моста 3 поступают на соответствующие повторители 4 и 5 напряжений, с вы-. 25 хода которых подаются на входы дифференциального усилителя 7, имеющего одинаковые коэффициенты усиления пообоим входам. Амплитуды напряженийЧ и 7 з зависят от разбаланса моста, величина которого определяетсясоотношением сопротивлений плечпеременного резистора и значения емкости чувствительного элемента, т.е.величины порозности псевдоожиженного слоя. А зависияости от разбалансамоста 3 (порозности слоя) на выходедифференциального усилителя 7 устанавливается синусоидальное напряжение 7 с определенной амплитудой, 40которое подается на вход ФЧД 8, кудатакже подаются управляющие импульсыотрицательной полярности с компаратора б, ФЧД 8 осуществляет детектирова.ние сигнала и на выходе выдает напряжение 7 , которое поступает далее впредварительный фильтр нижних частот9, в котором "срезаются" верхниечастоты (обычно выше 50 Гц). С выхода ФНЧ 9 напряжение Чб последбватель но усиливается в усилителе 1 О, дополнительно отфильтровывается от сетевой и прочих помех в оконечном ФНЧ11 и через усилитель 12 мощности подается на вход регистрирующего устройст ва 13. устройство используется следующим образом. Во включенном состоянии устанавливают баланс измерительного костаза счет изменения положения движкапеременного резистора, контролируяустановление нулевого значения выходного напряжения 77 на регистрирующем устройстве 13, При этом измерительный объем первичного преобразователя (емкостного чувствительного элемента) должен быть свободен оттвердых частиц исследуемой системы,Нулевое значение 77 соответствуетпорозности слоя Я = 1 (твердых частиц нет).Затем погружают измерительнуюячейку первичного преобразователяв свободную засыпку из твердых частиц исследуемой псевдоожиженной системы, и в зависимости от требуемойчувствительности устройства устанавливают максимальный сигнал 7 засчет изменения величины обратной связи в усилителе 10, Данное максимальное значение 7 соответствует порозности свободной засыпки Е, равнойобычно 0,4,Считается, что электрическая емкость системы из твердых диэлектрических частиц прямо пропорциональнаих концентрации, т.е. п = (1 - Я ),поэтому градуировочну 1; зависимостьвыходного напряжения 7 от порозности Я считают линейной и строят подвум контрольным точкам, получаемымсогласно описанномуПромежуточныезначения порозности определяют изградуировочной характеристики, ставяв соответствие измеренные значениянапряжения 7 значениям порозностиФормула изобретенияУстройство для измерения порозности псевдоожиженных систем, содержащее емкостной чувствительный элемент, связанный с генератором электромагнитных колебаний, функциональным преобразователем и регистрирующим устройством, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что,с целью повьшения точности измерений и чувствительности устройства, функциональный преобразователь содержит измерительный мост, два повторителя напряжения, компаратор, дифференциальный усилитель, фазо:увствительный детектор, фильтр нижних частот, образованныйпоследовательно соединенными предва" рительным фильтром нижних частот, усилителем, оконечным фильтром нижних частот, и усилитель мощности, . при этом измерительный мост образован пятью конденсаторами одного номинала и переменным резистором, движок которого эаэемлен, а два другие вывода резистора подключены к первым обкладкам первого и второго конденсаторов соответственно, вторые обкладки которых соединены с входами соответствующих повторителей напряжения, к которым также подключены первые обкладки третьего, четвертого и пятого конденсаторов соответственно, вторая обкладка пятого конденсатора заземлена, вторые обкладки третьего и четвертого конденсаторов соединены с выходом генератора и входом компаратора, выход которого соединен с входом фаэочувствительного детектора, к которому подключенвыход дифференциального усилителя,входы которого соединены с выходами 5повторителей напряжения а выход фа"9эочувствительного детектора подключен к входу фильтра нижних частот,соединенного с усилителем мощностии регистрирующим устройством, причемемкостной чувствительный элемент подключен одной из обкладок к общей точке первого и третьего конденсаторов,а вторая его обкладка заземлена,приэтом суммарная электрическая емкостьСц чувствительного элемента с соеди"нительной линией должна не более,чем на 507. отличаться от емкостиконденсаторов измерительного моста,а сопротивление К перемени=го реэис тора определяется из условия К=(ЯС ) , где И - частота генерируемых электрических колебаний.1599719 Составитель Е. КарманоРедактор Т, Парфенова Техред Л,Сердюкова орректор Л, Беск Заказ 3137 Тираж 500 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Т СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарин