Устройство для определения плотности сахарного сиропа (клеровки) в трубопроводе

(71) Институт проблем управления(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛПЛОТНОСТИ САХАРНОГО СИРОПАГОВКИ) В ТРУБОПРОВОДЕ(57) Изобретение относится к сахарнмышленности и может быть исполь для автоматического измерения плотности сахарных растворов, транспортируемых по трубопроводам. Цель изобретения - повышение точности измерений, В первом вычислительном блоке (ВБ) формируется результат, соответствующий первому определителю выражения для плотности сахарного сиропа. Во второй ВБ, помимо коэффициентов выражения для плотности сахарного сиропа, вводятся текущие значения амплитуды и частоты высокочастотного сигнала, во-втором ВБ определяется второй определитель выражения для плотности сахарного сиропа, По соотношению первого и второго определителей, формируемому в блоке деления, определяется плотность сахарного сиропа, 4.ил. ЕНИЯ (КЛЕпрозован Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано для автоматического измерения плотности сахарных растворов, транспортируемых по трубопроводам,Известен проточный плотномер жид.- кости, содержащий генератор сверхвысокочастотных колебаний, циркулятор, цилиндрический резонатор с антенной специальной формы, смеситель, усилитель й регистрирующий прибор. Колебания направляются с генератора в цилиндрический резонатор через циркулятор вокруг отрезка трубопровода с жидкостью, Возбуждение колебаний в резонаторе производится при помощи антенны специальной формы. При несовпадении собственной резонатора с частотой поступаюбаний значительная доля энергии ся назад в циркулятор и оттуда понаправленный ответвитель, где тся на две части. Одна из них идет ор. Другая часть подается на смеда через аттенюатор приходят такания опорного СВЧ-генератора. ая частота с выхода смесителя усии используется в качестве меры и,нный плотномер конструктивно обладает высокой погрешностью, нной изменением температуры в Известно устройство для определениябикомплексных материалов, содержащее ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР частотыщих колеотражаетступает вразделяев генератситель, куже колебРазностнливаетсяплотностУказасложен иобусловлепотоке,1717638 А 1 Г 1/02 6 01 Ы 22/00генератор сверхвысокочастотных колебаний, три вентиля, сверхвысокочастотныйпереключатель, два сверхвысокочастотныхрезонатора, преобразователь часТоты, частотомер, вычислительный блок, измеритель 5мощности, формирователь временных интервалов, усилитель, переключатель, осциллограф и два сверхвысокочастотныхдет.ектора,Данное устройство обладает невысокой точностью измерений и достаточносложно.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сути является устройство дляизмерения плотности сгущаемых растворов 15сахарного производства, содержащее высокочастотный генератор с частотным модулятором, выход которого соединен сизмерительной ячейкой, и последовательносоединенные детектор, преобразователь и 20регистрирующий прибор. Прицип действияустройства заключается в определении периодической последовательности видеоимпульсов в форме резонансной кривой свременным интервалом между вершинами 25соседних импульсов, пропорциональнымплотности контролируемой среды,Недостатком известного устройства является невысокая точность измеренийвследствие одновременного влияния темлературы и концентрации сухого веществана плотность,Целью изобретения является повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что 35в устройство, содержащее детектор, регистрирующий прибор, измерительный элемент, размещенный внутри трубопровода, ивысокочастотный генератор, подключенный первым выходом к измерительному 40элементу, введены блок деления, два вычис-.лительных блока, измеритель частоты и измеритель амплитуды, а измерительныйэлемент выполнен в виде отрезка длинной. линии и подключен к входу детектора, выход которого соединен с входом измерителяамплитуды, первый вычислительный блокподсоединен выходом к первому входу блока деления, подключенного выходом к входурегистрирующего прибора, а вторым входом - к выходу второго вычислительногоблока, подсоединенного первым входом квыходу детектора, а вторым входом - к второму выходу высокочастотного генератораи к входу измерителя частоты. 55На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определенияплотности сахарного сиропа (клеровки) втрубопроводе; на фиг. 2 - зависимость частоты высокочастотного сигнала от изменений концентрации М и температуры 1 среды; на фиг. 3 - зависимость амплитуды высокочастотного сигнала от изменений концентрации температуры среды; на фиг. 4 - соотношение измеренной и рассчитанной опытным путем плотности среды,Устройство для определения плотности сахарного сиропа (клеровки) в трубопроводе содержит размещенный в трубопроводе 1 измерительный элемент 2 в виде отрезка длинной линии, измеритель .3 амплитуды, детектор 4, высокочастотный генератор 5, измеритель 6 частоты, первый 7 и второй 8 вычислительные блоки, блок 9 деления и регистрирующий прибор 10.Высокочастотный генератор 5 подключен первым выходом к измерительному элементу 2 и к входу детектора 4., выход которого подсоединен к входу измерителя 3 амплитуды. Выход первого вычислительного блока 7 соединен с первым входом блока 9 деления, подключенного выходом к входу регистрирующего прибора 10 и вторым входом к выходу второго вычислительного блока 8, подсоединенного первым входом к выходу детектора 4 и вторым входом к второму выходу высокочастотного генератора Б и к входу измерителя 6 частоты,Устройство для определения плотности сахарного сиропа (клеровки) в трубопроводе работает следующим образом.В рассматриваемом случае зависимость плотйости р сахарного сиропа от концентрации сухого вещества М и температуры т в потоке контролируемой среды в трубопроводе можно записать в видер =а 1 М+Ь 1 т+с 1.где а 1 - коэффициент пропорциональности, рассчитываемый из зависимости плотности О от изменения концентрации сухового вещества М;Ь 1 - коэффициент пропорциональности, рассчитываемый из зависимости плотности Р От иамЕнЕния твмпЕратуры Т;с 1 - постоянная величина.Из выражения (1) видно, что определе-. ние плотности контролируемой среды в трубопроводе 1 требует о 1 новременного измерения концентрации М и температуры т в потоке сахарного сиропа. Для этого эффект взаимодействия электромагнитных волн с измеряемой средой, заключающийся в оценке характеристик (амплитуды, частоты и фазы) электромагнитных колебаний. связанных с электрофизическими параметрами (диэлектрической проницаемостью, проводимостью) контролируемой среды.может быть использован для получения нием "озволяет записать выражение дляинформации о концентрации и температу- плотности в виде э Ьг О - э Ьз 1 + Ь аз 1 - Ь эг О5 Ьг эз - эг Ьз где первый определитель а Ь - 1 Ьгаз-агЬЗ= аг Ьг О аз Ьз 0=агМ+ ЬО+сг, Р) 1где аг - коэффициент пропорциональности, рассчитываемый из зависимости частоты 1 от изменения концентрации М;Ьг - коэффициент пропорциональности, рассчитываемый из зависимости частотыот изменения температуры 1;сг - постоянная величина.Аналогично при амплитудном измерении зависимость напряжения О на выходе детектора 4 от изменений параметров М и 1 имеет вид Ц=азМ+Ьз 1+сз,(3) 5где аз - коэффициент пропорциональности,рассчитываемый из зависимости напряжения О от изменения концентрации М;Ьз- коэффициент пропорциональности,рассчитываемый из зависимости напряжения О.от изменения температуры ссз - постоянная величинэ,Совместное решение приведенных выражений с соответствующим преобразовары в потоке. В соответствии с этим в. устройстве измерительный элемент 2 выполнен в виде отрезка длинной линии и размещен в трубопроводе.1. Для образования электромагнитного поля. взаимодействующего с измеряемым потоком в трубопроводе 1, возбуждают измерительный элемент высокочастотными колебаниями с выхода высокочастотного генератора 5. При отсутствии потока с помощью измерителя 3 амплитуды и измерителя б.частоты в момент резонанса определяют амплитуду напряжения на выходе детектора 4 и собственную частоту колебательной системы, образованной высокочастотным генерэтором 5 и измерительным элементом 2, использующим резонансные свойства отрезков длинных линий, По результатам амплитудного и частотного измерений проводимости измеряемой среды, характеризующей электрофизическое свойство сахарного сиропа (фиг. 2 и 3), получают первичную информацию о параметрах М и т и их изменении в потоке.В общем виде выражение для резонансной частоты 1 измерительного элемента 2, связанной с определением плотности р с учетом одновременного изменения концентрации М и температуры т, может быть представлено в виде третьего порядкаПолученный алгоритм показывает,что при одновременном изменении концентрации М и темперэтуры 1 в потоке25 выходные амплитудно-частотные характеристики измерительного элемента 2 сдальнейшей обработкой первичной информации могут быть использованы дляопределения плотности сахарного сиропа30 в трубопроводе 1,В предлагаемом техническом решенииреализацию указанного алгоритма осуществляют тем, что в первый вычислительныйблок 7 вводят значения коэффициентов эг,35 аз, Ьг и Ьз и нэ его выходе получают результэты, соответствующие первому определителю. Во второй вычислительный блок 8помимо коэффициентов а 1, аг, эз, Ь 1, Ьг и Ьзвводят дополнительно текущие значения40 напряжения О и частоты 1 и на его выходеполучают результат, соответствующий второму определителю, Информативные преобразованные сигналы, снимаемые свыходов первого 7 и второго 8 вычислитель 45 ных блоков, поступают соответственно нэпервый и второй входы блока 9 деления,производящего расчет отношения первого ивторого определителей. После этого сигнэлс выхода блока 9 деления поступает нэ вход0 регистрирующего прибора 10, в которомотображается результат измерения плотности измеряемой среды.В предлагаемом устройстве для оценки погрешности измеоения плотности из 5 меряемой среды может быть использованазависимость (фиг, 4) плотности р рассчитанной по измеренным величинам О и 1, отплотности р. определяемой опытным (весовым) путем.1717638 Фиг,56,25 Е 6,105 56.ОЕЗ Е 6.СОЗ ЕЕ.953 55.96: 55.ГЗ 55,753 Е 5,7 40 50 Использование изобретения позволяет повысить точность контроля плотности сахарного сиропа вследствие одновременного проведения амплитудного и частотного измерений, характеризующих концентрацию сухого вещества и температуру сахарного сиропа в потоке. Формула изобретения Устройство для определения плотности сахарного сиропа (клеровки) в трубопроводе, содержащее детектор, регистрирующий прибор; измерительный элемент, размещенный внутри трубопровода, и высокочастотный генератор, подключенный первым выходом,к измерительному элементу, о т 1 личающееся тем,что,сцельюповышения точности измерений, в него введены блок деления, два вычислительных блока, измеритель частоты и измеритель амплиту- Б ды, а измерительный элемент выполнен ввиде отрезка длинной линци и подключен к входудетектора, выход которого соединен с входом измерителя амплитуды, первый вычислительный блок подсоединен выходом к 10 первому входу блока деления, подключенного выходом к входу регистрирующего прибора, и вторым входом - к выходу второ- го вычислительного блока, подсоединенного первым входом к выходу детектора и 15 вторым входом - к второму выходу высокочастотного генератора и к входу измерителя частоты.И 232 6 122 23 37,8 Т 242,8 1247 25 ектор З.Лончако а едакто Заказ 853 Тир.аж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, К, Рэушская наб., 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 т 222,61222,8 122 Составитель В,КостюхинТехред М.Моргентал