Измеритель содержания одного компонента в многокомпонентной смеси

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11987496 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 03 р 781: (21 3311312/18-25 Р 1 М К з 6 01 М 27/02 с присоединением заявки Нов. (23 Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 070183 А.В, Бугров,Ф:;гРС.:".; ,ВЙМосковский ордена Трудового Красного намейй" " финститут химического машиностр енияБМИд:.:;,.4 4(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СОДЕРЖАНИЯ ОДНОГО КОМПОНЕНТА В МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для работы совместно с параметрическимипервичными 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 коюутатор, 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 сигнала от исслЕдуемого объекта Кроме Ъио, 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 коэф" фициент передачи больше единицы.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является измеритель диэлектрических характеристик, который содержит модуляци 987496онный генератор, соединенный с генератором переменного напряжения,генератор переменного напряжениясоединен с емкостным преобразователем, который соединен с последовательно соединенными выпрямителем, 5фильтром низких частот и амплитудным детектором 2 3.Недостаток этого измерителя состоит в том, что он не может измерять нелинейные параметры емкостного преобразователя, что снижаеткласс контролируемых материалов иснижает точность измерений. Этинедостатки. существенно сужают классконтролируемых материалов и показателей качества, а также уменьшаютточность контроля промышленных материалов,Цель изобретения - расширение диапазона класса контролируемых материалов и повышение точности измерений.Поставленная. цель достигается тем,что в измеритель, содержащий модуляционный генератор, соединенный сгенератором переменного напрякения,.генератор переменного напряжениясоединен с емкостным преобразователем, который соединен с последовательно соединенными выпрямителем,фильтром низких частот и амплитуцнымдетектором, введены звено с регули- ЗОруемым коэффициентом передачи и нор"мализатор амплитудного значения мо.дулированного сигнала, причем звенос регулируемым коэффициентом переда-.чи соединено с одной стороны с емкостным преобразователем, с другойстороны - с выпрямителем, и управляющий вход звена с регулируемым коэффициентом соединен с выходом модулирующего генератора, вход амплитуд Оного детектора соединен с выходомфильтра, а нормализатор амплитудного значения модулированного сигналасоединен с одной стороны с выпрямителем, с другой - с фильтром. 45На чертеже представлена схема измерителя.Измеритель содержит источник 1 переменного напряжения, который имеетуправляющий вход. Измерение сигналана управляющем входе может менятьамплитуду или частоту переменногонапряжения, Сигнал на управляющемвходе источника 1 меняется с помощьюмодулирующего генератора 2, рабочаячастота которого много меньше частоты источника 1. Переменное напряжение с источника 1 подается на параметрический первичный преобразователь 3, у которого амплитуда и фазанапряжения на выходе связаны со свой 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 выходесигнал 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 О от источника 1.Во второй полупериод модулирующего сигнала переменное напряжение на выходе источника 1 уменьшается враз и составляет О/уВ 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 коэффициента передачи преобразователя 3 при помещении в него различных материалов. В случае использования электроемкостного чувствительного элемента в преобразователе устраняется погрешность прибора от измене 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 компонентаИсточник 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 О, Тогда коэффициент передачи нормализатора 6 будет равен Н/О, где й - заданное значение максимальной амплитуды сигнала на выходе нормализатора. При второйчастоте измерения напряжение на выходе нормализатора 6 будет равно Оуй/О, где О 2- напряжение на выходе преобразователя 3, у - коэффициент передачи звена 4. 35Таким образом, амплитуда напряжения с выхода фильтра 7 будет равна М( - О/О) и сигнал на выходе измерителя 8 будет пропорционален отношению напряжений или полныхпро 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 1 Ъ ) 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 свойствПрименение предлагаемого прибора в режиме с модуляцией амплитуды для контроля неметаллических материалов дает новый способ контроля неметаллических материаловЭтот 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 изобретенияИзмеритель содержания одного ком.понента в многокомпонентной смеси,содержащий модуляционный генератор,соединенный с генератором переменного напряжения, который соединен семкостным 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 расширениякласса исследуемых материалов и повышения точности измерений, в измеритель введены звено с регулируемымкоэффициентом передачи и нормализатор амплитудного значения модулированного сигнала, причем звено с регулируемым коэффициентом передачисоединено с емкостным преобразователем и выпрямителем, управляющий входзвена с регулируемым коэффициентомсоединен с выходом модулирующего генератора, а нормализатор амплитудного значения модулированного сигналасоединен с выпрямителем и фильтром.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Орнатский П.П Скрипник Ю.А.,Скрипник В.И, Измерительные приборыпериодического сравнения. М., "Энергия", 1975, с. 152, рис. 4-14,2. Ю.М. Кесслер, о.В. Подгорный,А.И. Аверин и др. Высокочастотныйавтоматический измеритель диэлектрических характеристик Тангенс 2 М.Сб. "Автоматизация химических производств", НИИТЭХИМ, 1976, вып. 4,с. 53-68 (прототип).987496Составитель М, Кривенко Редактор В. Иванова Техред С.Мигунова Корректор Г. Реыетник Закаэ 10285/31 Тираж 871 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий .113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4