Пневматический концентратометр

0 П И С А Н И Е (и) 512405ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Свветвкнх Социалистических Ресаублнк(22 Государственный комите Совета Министров СССР но делам изобретений 23) ПриоритетОпубликовано 30.04.76. БюллетеньДата опубликования описания 06.09.7. Г. Паньков дин,1 Заявител Особое конструкторское бюро средств автоматики и техническо кибернетики при Новочеркасском ордена Трудового Красного намени политехническом институте имени Серго Орджоникид(54) ПНЕВМАТИЧЕС атомер содержит температуры 2 и Изобретение относится к технике аналитического приборостроения.Известен пневматический концентратомер, содержащий датчики плотности и температуры, устройство обработки сигналов датчика, четыре четырехвходовых сумматора с положительными и отрицательными камерами, пять двухвходовых усилителей, два делительномножительных х стройства и дроссель,Недостатком известного концентратомера является невысокая точность измерений при значительном изменении плотности и температуры. Это объясняется тем, что устройство обработки сигналов датчика плотности и температуры выполнено в виде пневматического моста. Такое конструктивное решение обеспечивает алгебраическое суммирование сигналов, пропорциональных плотности и температуре, и предполагает линейную зависимость плотности от температуры.Но зависимость о=1(т) нелинейна и апроксимация ее линейным уравнением вносит принципиальную ошибку. При значительном же диапазоне изменения плотности и температуры, особенно когда зависимость 0=(1) существенно нелинейна, измерение указанным прибором вообще невозможно, так как погрешность апроксимации зависимости о=1(Г) соизмерима с диапазоном изменения плотности Ло. Целью изобретения является устрайейтте --указанных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что выход датчика температуры соединен с одной из положительных ка мер первого четырехвходового сумматора ичерез двухвходовой (четырехвходовой) усилитель - с одной нз положительных камер второго четырехвходового сумматора, другая положительная камера которого через двухвхо довой (четырехвходовой) усилитель соединенас выходом первого делительно-множительного устройстза, а его вход соединен с выходом первого сумматора, причем выход второго сумматора соединен через дроссель с входом 15 второго делительно-множительного устройства, положительная камера которого соединена с выходом третьего четырехвходового сумматора, одна из отрицательных камер которого соединена через двухвходовой (четырехвходо вой) усилитель с выходом первого делительно-множительного устройства, а положительная - с выходом четвертого четырехвходового сумматора, положительные камеры которого соединены через двухвходовые (четырех входовые) усилители с выходом датчиковплотности и температуры.На чертеже изображена схема предлагаемого концентратомера.Пневматический конпентр30 датчик плотности 1, датчик3устройство обработки информации 3 этих датчиков, которое содержит четырехвходовые сумматоры 4 - 7, двухвходовые усилители 8 - 12, делительно - множительные устройства 13, 14 и соединительные пневматические линии. Устройство реализует функциональнуо зависимость; объемная концентрация - плотность - температура С=/(о, 1). Для бинарных растворов можно написать уравнения, связывающие один из физических параметров, например плотность, с концентрацией,Саоа+ Сбрб = РСа+ Сб = 1где ои, оь - плотности чистых веществ а и 6соответственно;о - плотность раствора;С, Сь - объемные концентрации компонентов а и о соответственно,Решив систему уравнений (1), получимСа= (2)оа - 06512405 4СаКь си -р," Таким образом, переменные уравнения (4) в5 пневмосигналах будут иметь видг.=.КА РА(7) где20 А=рпах- В = (0,2 с - 1,2 с,)я артах 25 10Са =К, Са Ра Са.Проведя преобразования уравнения (4) сучетом уравнений (5), (6) и (7), а также принимая во внимание, что пневмосигналы датчиков плотности и температуры изменяются в 15 диапазоне 0,2 - 1 кгс/см, получимСа .= (8)А р - В(р, - 0,2)а+ Ср, - ВЕ (Р - 0,2)+ ГР - 6(6) ртах Плотности чистых веществ ои, оь и раствора о зависят от температуры, Зависимости ои= = и Еь= могут быть определены экспериментально. Они достаточно хорошо апроксимируются параболой (погрешность апроксимации не превышает 0,05 о/о) и могут быть представлены где с, д, е, сь Ыь е, - коэффициенты полинома, полученные методом наименьших квадратов.Решив совместно уравнения (2) и (3) и выполнив преобразования, получим:Са =, (4)о - С,П - а, - е,(С - С,) а + И - а,) + е - е,Для реализации средствами пневмоавтоматики это уравнение необходимо привести к машинному виду. Текущие значения переменных уравнения (4) определяются по известным формулам ле Рвах вах Савах и оо, Сао - максимальное и нулевое значения шкал измерительных приборов плотности, температуры и концентрации соответственно, Масштабные коэффициенты определяются по формулам: С =- (0,2 а - 1,2 с 8,)рвах- 0 = 0,2 е - 1,2 е, - 0,230 ртах- 0,2 (0,2 сУ - 1,2 сУ,)ртахЕ=(С - С,)Р=ф - д,)- О=е, - е, - 02 ф - а 1)МртахКаждый из коэффициентов А, В, С, Р, Е,Р и 6 может быть больше, меньше или равен 45 единице, Чтобы внести определенность в пневматическую схему, предположим, что все коэффициенты больше единицы, тогда операция умножения аналогового пневматического сигнала на этот коэффициент может быть выпол иена с помощью двухвходового усилителя.Аналогичную операцию в случае коэффициента меньше единицы, можно выполнить с помощью четырехвходового усилителя.Настройка и работа пневматического кон центратомера осуществляется следующим образомм.Пневматические сигналы от датчика плотности 1 и температуры 2 поступают в двухвходовые усилители 11 и 12, где умножаются 60 на коэффициенты А и С соответственно. Затем эти сигналы поступают в положительные камеры сумматора 7, в отрицательную камеру которого подано постоянное давление О, На выходе сумматора 7 получаем алгебраическую 65 сумму этих сигналов. Пневматический сигнали 15 20 от датчика температуры суммируется в сумматоре делительно - мнокительного устройства 13 с постоянным давлением Р=0,2 кгс/см" и подается на вход делительно - множительного устройства 14, где возводится в квадрат. Затем этот сигнал в усилителе 10 умножается на коэффициент В и подается в отрицательную камеру сумматора 6, положительная камера которого соединена с выходом сумматора 7. Итак, на выходе сумматора 6 получен пневматический сигнал, пропорциональный числителю выражения (8). Для получения пневматического сигнала, пропорционального знаменателю, в положительные камеры сумматора 5 подается сигнал от датчика температуры, умноженный в усилителе 8 на коэффициент г сигнал выхода усилителя 10, умноженный в усилителе 9 на коэффициент Е. В делительно - множительном устройстве 14 происходит деление сигналов, полученных на сумматорах 6 и 5. Таким образом, на выходе делительно - множительного устройства 14 получен сигнал, пропорциональный концентрации Са искомого компонента а,Формул а изобретен и яПневматический концентратомер, содержащий датчики плотности и температуры, устройство обработки сигналов датчика, четыре четырехвходовых сумматора с положительными и отрицательными камерами, пять двухвходовых усилителей, два делительно - множительных устройства и дроссели, о т л и ч а ющ и й ся тем, что, с целью расширения пределов измерения, выход датчика температуры соединен с положительной камерой первого четырехвходового сумматора и через двухвходовой усилитель с одной из положительных камер второго четырехвходового сумматора, другая положительная камера которого через двухвходовой усилитель соединена с выходом первого делительно - множительного устройства, а его вход соединен с выходом первого сумматора, причем выход второго сумматора соединен через дроссель с входом второго делительно - множительного устройства, положительная камера которого соединена с выходом третьего четырехвходового сумматора, одна из отрицательных камер которого соединена через двухвходовой усилитель с выходом первого делительно - множительного устройства, а положительная - с выходом четвертого четырехвходового сумматора, положительные камеры которого соединены через двухвходовые усилители с выходами датчиков плотности и температуры.512405 дакт каз 1962,15ЦНИИП Изд.1594 Тираж 690Государственного комитета Совета Министропо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5 ПодписноеСР пографпя, пр. Сапунов Составитель В. ВощанкинКоляда Техред 3. Тараненко Корректор И. Позняковская