Устройство для измерения физико-химических параметров жидких сред

(5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН надежности и расширение функциональных возможностей. Для этого измерительный сосуд с контролируемой жидкостью разделен на две части установкой внутри двух металлических сеток. При этом образуются два электрически связанных объемных резонатора. Принцип работы схемы управления основан на использовании резонансных явлений в связанных резонаторах вследствие взаимодействия с жидкостью без пузырьков газа и при его наличии, Положительный эффект от использования изобретения заключается в воэможности одновременного измерения вязкости, плотности и поверхностного натяжения жидких сред непосредственно на технологическом оборудовании, повышении быстродействия системы измерения, отсутствии необходимости точного поддержания уровня в измерительном сосуде. 1 ил. 48 изико таких оена ни ная трубка 4 5 по центру. няющая также братора, соеди СВЧ и измеритустановлена барботаж цилиндра с отверстием тажная трубка 4, выпо цию электрического ви выходом генератора 6 резонансной частоты. в виде Барбо- функненас елем 7 В стенке изм ду дном 8 и сет приемная петля усилитель 10 с в лизующего опер блока 13 автомат ты (АПЧ). Выход входу блока 14 и логового сигнала чен к входу элестройство дл х параметро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРй 813271, кл. 0 01 В 19/04, 1981.фудим Е.В. Пневматическая вычтельная техника, -М.: Наука, 1973,с253.Авторское свидетельство СССРМ 1518723, кл. 0 01 И 11/06, 1988.(57) Изобретение относится к прибороению, к устройствам для измерения фхимических параметров жидких сред,как плотность, вязкость и поверхностнтяжение. Цель изобретения - повыш Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения физико-химических свойств жидких сред, таких как плотность р, вязкостьи поверхностное натяжение о, и может найти применение в химичесой, пищевой, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей.На чертеже изображено у я измерения физико-химически в жидких сред.Внутри измерительного сосуда 1 с контролируемой жидкостью размещены металлические сетки 2 и 3. В дне сосуда 1 по оси 1679279 А 1 ерительного сосуда 7 межкой 2 установлена первая 9 связи, соединенная через ходом 11 элемента 12, реаацию "Запрет", и с входом ической подстройки часто- элемента 12 подключен к змерения экстремума ана. Выход блока 13 подклюмента НЕ 15 и входу 16(3) 50 аЯа -ьд 55 элемента 17, реализующего функцию "Запрет".В стенке сосуда 1 между металлическими сетками 2 и 3 установлена вторая приемная петля 18 связи, соединенная с входом дифференциатора 19, выход которого подключен к входам времяизмерительного устройства 20, реле 21 времени и входу 22 триггера 23, Выходы триггера 23 и реле 21 времени подключены к исполнительному механизму 24 клапана 25, установленного на линии подачи контролируемой среды, и входу импульсатора 26. Выход импульсатора 26 устройства, предназначенного для сдвига во времени переднего, заднего или обоих фронтов дискретных сигналов, соединен с входом 27 триггера 28, Выход триггера 28 подключен к входу 29 элемента 17, присоединенного своим выходом к входууправления генератора 6 СВЧ,В, отверстии 5 барботажной трубки 4 включен выход 30 трехходового клапана 31 с исполнительным механизмом 32 и входом усилителя-формирователя 33, Вход 34 клапана 31 соединен с выходом регулятора 35 расхода воздуха, а вход 36 - с атмосферой. К входу исполнительного механизма 32 присоединены вход 37 элемента 12 и выход триггера 38, вход 39 которого соединен с выходом усилителя-формирователя ЗЗ. Выход элемента 15 соединен с входом 40 триггера 28 и входом 41 триггера 38,Объем измерительного сосуда 1, ограниченный металлической сеткой 2, барботажной трубкой 4 и стенками нижней части измерительного сосуда 1, представляет собой тороидальный объемный резонатор. Объем измерительного сосуда 1, ограниченный сетками 2 и 3, образует цилиндрический объемный резонатор. Вход 42 триггера 23 соединен с кнопкой 43 пуска устройства, Центральное отверстие 44 в сетке 2 выполнено излучающим,Устройство для измерения физико-химических параметров жидких сред работаетследующим образом,Пуск предложенного устройства осуществляется нажатием кнопки 43 пуска, После чего триггер 23 за счет сигнала Ч 4 з=1, пустившего на вход 42, переводится в состояние с единичным выходным сигналом Низ=1. Сигнал Ч 2 э=1 воздействует на исполнительный механизм 24 клапана 25, который при этом открывается. Контролируемая среда поступает в измерительный сосуд 1. Как только уровень жидкости станет больше уровня, соответствующего месту установки металлической сетки 3, на выходе дифференциатора 19 сформируется импульс, который включит реле времени 21 и переведет 5 10 15 20 триггер 23 в сос 1 ояние с нулевым выходом. Через время т 21, устанавливаемое на реле времени, на выходе реле 21 времени появится нулевой сигнал, Клапан 25 срабатывает, прекращая подачу жидкости в измерительный сосуд 1. На этом заканчивается операция пробоотбора и подготовки устройства к измерению,Генератор 6 СВЧ подключен к барботажной трубке 4, являющейся возбудителем электромагнитного поля в тороидальном объемном резонаторе, Измерительный сосуд 1 заполнен контролируемой жидкостью, имеющей плотность р, поверхностное натяжение д и вязкость д, кроме того, магнитная проницаемость жидкости,иа = сопя и ее диэлектрическая проницаемость аа = 1 (р) есть функция плотности.Резонансная частота тр.тор тороидального обьемного резонатора определяется формулой где а - радиус измерительного сосуда 1;Ь - радиус металлического цилиндра сопла барботажной трубки 4;б - высота тороидального объемного резонатора;д - расстояние от верха сопла барботажной трубки 4 до сетки 2,Радиус гс центрального отверстия 44 в сетке 2 выбирается большим максимального радиуса воздушного пузырька и удовлетворяющим условию гс= 0,1 Лтор, где Лр - длина волны резонатора. В этом случае центральное отверстие 44 является возбуждающим в цилиндрическом резонаторе поле типа Ео 1 о с резонансной частотой 2,405 1 рЕ 010 = (2) аЕа а Размеры а,Ь,О и д резонаторов должны удовлетворятьВ этом случае резонансные частоты обоих резонаторов (тороидального и цилиндрического) одинаковы. Длина С объемного цилиндрического резонатора выбирается произвольной, так как резонансная частота рео 1 о из (2) от С не зависит, Однако для повышения точности при измерении вязко 1 б 79279(4) тГ = тр.тор р Е 010 По величине резонансной частоты 1 г, измеряемой измерителем 7, судят о плотности контролируемой жидкости. После того, как наступит равенство(4), сигнал на выходе блока 13 равен нулю, который после прохождения элемента 15 переводит триггер 28 в состояние с нулевым выходом, а триггер 38 - в состояние с единичным выходным сигналом (Чзв=1). Выход блока 13 отключается от входа управления генератора 6. Сигналом Чзв=1 соединяется выход усилителя 10 с входом блока 14 измерения минимума аналогового сигнала, кроме того Чзв=1 воздействует на исполнительный механизм 32 трехходового клапана 31, соединяя выход регулятора 35 расхода газа и отверстие 5 барботажной трубки 4. На выходе барботажной трубки 4 происходит рост пузырька газа. При росте пузырька газа в пространство между цилиндром барботажной трубки 4 и металлической стекай 2 изменяется резонансная частота 1 р,тор. Ранее имеющий высокий уровень сигнал с приемной петли 9 связи уменьшается и становится минимальным, когда объем пузырька достигает максимальной величины перед отрывом. При достаточно малом расходе газа обьем пузырька Чп пропорционален поверхностному натяжению и обратно пропорционален плотности жидкой среды, т.е.сгЧп =К - ,Р сти по времени подьема пузырька газа в камере между металлическими сетками 2 и 3 необходимо выбрать ее значительно больше д.При отсутствии пузырька газа в жидко сти всегда выполняется равенство Рр, тор =1 ре 010, Указанные частоты при этом функционально зависят от Е, жидкости и р .При отсутствии пузырька газа в измерительном сосуде 1 сигнал, воспринимаемый петлей.9 связи, усиливается на усилителе 10 и поступает на управляемый вход блока 13 автоматической подстройки частоты. Пусть выхода блока 13 не равен нулю, т.е. резонансная частота 1 р.торфг, При этом сигнал на выходе элемента НЕ 15 Ч 1 в=0 и поступает на вход 40 триггера 28 переводя его в состояние с выходным сигналом Ч 2 в=1. Элемент запрет 17 при поступлении на вход 29 сигнала Чав=1 пропускает выходной сигнал с блока 13 автоматической подстройки частоты на вход управления генератора б СВЧ. Частота 5 г при этом изменяется до тех пор, пока не наступит равенство где К - коэффициент пропорциональности,Так как минимальный уровень сигнала на выходе усилителя 10 Ч 10 определяется обьемом Чп пузырька, то, измеряя этот минимальный уровень с помощью блока 14 измерения минимума аналогового сигнала, определяют величину поверхностного натяжения о:После отрыва пузырька газа давление в канале с отверстием 5 падает, при этом срабатывает усилитель-формирователь 33 и сигналом Чзз=1, поступающим на вход 39 триггера 38, последний занимает положение с нулевым выходным сигналом Чзв=О При Чзв=О трехходовой клапан 31 отключает источник расхода газа от отверстия 5 и элемент 12 разрывает связь между выходом усилителя 10 и входом блока 14.После отрыва пузырька газа от барботажной трубки он выходит из тороидального объемного резонатора через центральное отверстие 44 в сетке 2 и поступает в цилиндрический обьемный резонатор. Тэк кэк при появлении пузырька газа в цилиндрическом объемном резонаторе он находится в зоне максимального электрического поля структуры Е 010 его появление приведет к тому, что 1 гГрЕ 010, и сигнал, снимаемый с приемной петли 18 связи, упадет . практически до нуля (Ч 1 в=О). После дифференциатора 19 сигналом, соответствующим моменту скачкообразного изменения Чи, включаются времяизмерительное устройство 20 и реле 21 времени. Процесс измерения в дальнейшем повторяется аналогично указанному.Таким образом, измеряя резонансную частоту, минимальное значение сигнала после усилителя 10 и время й нахождения пузырька газа в цилиндрическом обьемном резонаторе, судят, соответственно, о плотности р, поверхностном натяжении ои вязкости д контролируемой жидкой среды. Все измерения осуществляются автоматически с достаточно высокой точностью. Измерительный сосуд для исключения влияния на показания изменения температуры необходимо термостати ровать.Формула изобретения Устройство для измерения физико-химических параметров жидких сред, содержащее времяизмерительное устройство, измерительный сосуд с контролируемой средой, в нижней части которого размещена барботэжнэя трубка, подключенная к первому входу трехходового клапана, второй и третий входы которого соединены соответственно с атмосферой и выходом регулятора расхода газа, при этом первый вход треххо 1679279дового клапана через усилитель-формирователь подключен к первому входу первого триггера, выход которого соединен с исполнительным механизмом трехходового клапана, отличающееся тем,что,сцелью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено усилителем, двумя триггерами, первой и второй петлями связи, дифференциатором, генератором СВЧ, блоком автоматической подстройки частоты, первым и вторым элементами ЗАПРЕТ, элементом НЕ, измерителем частоты, блоком измеренйя экстремума сигнала, первой и второй металлическими сетками, установленными внутри измерительного сосуда, реле времени, импульсатором, кнопкой пуска, клапаном с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи контролируемой среды, при этом выход генератора СВЧ подключен к барботажной трубке и к измерителю частоты, а вход генератора СВЧ подключен к выходу первого элемента ЗАПРЕТ, соединенного первым входом с выходом блока автоматической подстройки частоты, вход которого соединен через усилитель с первой приемной петлей связи, расположенной между дном измерительного сосуда и первой металлической сеткой, и 5 выход второго элемента ЗАПРЕТ связан сблоком измерения экстремума сигнала, первый вход второго элемента ЗАПРЕТ присоединен к выходу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента 10 НЕ и первым входом второго триггера, входэлемента НЕ подключен к выходу блока автоматической подстройки, второй вход второго триггера подключен к выходу импульсатора, вход которого соединен с ис.15 полнительным механизмом клапана, с выходом третьего триггера и с выходом реле времени, вход которого соединен с первым входом третьего триггера, с входом время- измерительного устройства и с выходом 20 дифференциатора, к входу которого подключена вторая приемная петля связи, расположенная в измерительном сосуде между первой и второй металлическими сетками, к второму входу третьего триггера подключе на кнопка пуска.1679279 Составитель В, Скоробогатов едактор И,Шулла Техред М.Моргентал Корректор ММаксимишинец изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул. Гагарина, 10 Заказ 3205 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5