CS229723B1 - Mixing ratio measuring method of mixtures or solutions - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu měření poměrného složení směsí nebo roztoků i vícesložkových směsí a roztoků kapalných, plynných, sypkých i pevných látek.

V řade oborů výrobní činnossi se používá směsí a roztoků různých látek, jejichž poměrné složení musí být dodrženo s určitou přesnootí. Příkaddem může být emulse oleje ve vodě, používaná ve válcovnách ocele a umělých hmoo. Při opakovaném používání této emulse se mění její poměrné složení. Při překročení určité hranice poměru obou složek začne provoz vyrábět smítky a dochází ke značným ekonomickým ztrátám.

Dosavadní způsoby měě*ení poměrného složeni směsí a roztoků jsou většinou založeny na odběru vzorků sledované látky. Vzorky se pak podrobují různým analýzám, například chemické nebo speetrofotožeeriiké.· Dosavadní způsoby mjí vážné nedostatky; spoočvají zpravidla v tom, že odebrané vzorky nemusí byt dostatečně reprezeenaaivní pro celou, sledovanou látku nebo není měření kontmuelní a nemá okamžitý výstup výsledků v potřebné formě pro automaickou regulaci. Měřící zařízení jsou složitá, náročná na obsluhu a na okolní prostředí a jsou proto těžko aplikovatelná ve složitých provozních podmínkách.

Uvedené nedootatky odstraňuje podle vynálezu způsob měření poměrného složení směsí nebo roztoků. Jeho podstata spočívá v tom, že se měřena látka zavede do prostoru šíření elektromgnneického signálu, například do vnitřního prostoru vlnovodného nebo koaxiálního vedení, načež . se zížíí změny úauumu a/nebo fázové rychlosai šíření tohoto signálu a na základě změření nebo kompenzace těchto změn se vyhodncrtí poměrné složení směsí

229 723 nebo roztoků. Podle dalšího význaku se vyhodnocení poměrného složení směsí nebo roztoků provádí na základě předem známých kmitočtových závislostí útlumu a fázové rychlosti šíření signálu, odlišných pro jednooiivé složky směsí nebo roztoků.

Způsob měření podle vynálezu dává tím přesnější výsledky, čím více se jednooiivé složky směsi nebo roztoku navzájem liší svými elektrCclými parameery, vyjádřenými například fázovou rychlostí a útummem pro šířící se elektromagnetické vlny. Výsledkem měření na jednom kmitočtu jsou dva změřené elektrické parameery, z nichž můžeme v ideálním případě vyhoonnoit dva mísící poměry, čili složení třísožžkové směsi nebo roztoku. V případě složitějších, vícesložkových látek lze vyhodnocení dosáhnout na základě měření na několika kmitočtech nebo signálem se širolým aniimčtovým spektrem, za předpokladu, ' že kmtočtové závislosti elektrcclých parameerů jednotlivých složek jsou dostatečně rozdílné.

Způsob měření podle vynálezu umožňuje měření sledované látky jak ve statcckém tak i v dynamickém stavu. Všechna sledovaná látka nebo její reprezeenativní část může v П^с^Сtrcclých t^J^^^lэC^V^ch. nebo i v celém vnitřním prostoru vlnovodného nebo koaxiálního vedení.

Způsob mmření podle vynálezu dává okammité výsledky v elektrceké formě, pou^telné pro autommaickou regulaci složení sledované látky. K tomuto účelu je výhodné mostové zapooení, složeného ze dvou identických vedení, napájených stejnými signály, z nichž jedno je plněno měřenou látkou a druhé referenční látkou. Hoz^čmí. fází a/nebo ammlí-t^ud clektroшtgnetickkho signálu na výstupech obou vedení vytváří signál pro vstup automaické regulace, která vyrovná složení měřené látky na referenční vzor.

Způsob mmření podle vynálezu je dále výhodný tím, že zařízení k jeho aplikaci je poměrně levné, nenáročné na obsluhu, může být samooinné, je odolné proti vnějším vlívto tepelným, chemickým, mmchanickým i elektromagnetic)ým a může být použito

- 3 229 723 i v nejtěžších provozních . podmínkách. Digitalizovaný výstup z takového zařízení je snadno napooitelný na mikropočítač a může- se stát součásSí celého systému pro řízení technologického procesu. ,

Příklady způsobu měření poměrného složení směsí a roztoků jsou popsány podle obrázků na př^ž^ených výkresech. Ote. 1 znázorňuje koiaciálhí mostové provedení měřícího zařízení. Na obr. 2 je zobrazena mikrovlnná varianta ve vlnovodném mostovém provedení, s použitím maaického T. - Na obr. 3 je znázorněn příklad řešení vlnovodného dílu pro interakci měřené látky s elektromagnetickým signálem.

Kooaiální provedení měřícího zařízení na obr. 1 se skládá ze dvou identických elektricky vodivých trubek 4 a 5,'které tvoří vnější vodiče interakčního koaxiálního vedení, z nichž jedno je pro . měřenou, látku a druhé pro referenční směs nebo roztok. Obě elektricky vodivé trubky 4 a 5 mají ve svých stěnách po dvou vazebních okénkách 3 z dielektrického mttri.á;iu. Geeeeátor 1 elektrooagnetickéhr signálu je připojen přes rozoětorotcí Czatiáleí T-člen 2 a vazební okénka 3 ke středním vodičům. 6 a 7 interakčních kraaiáleíih vedenn..Výstup ze středních vodičů 6 a 7 je přes vazební okénka 3 připojen k balančnímu transformátoru 8. Výstup z balančního transformátoru 8 je připojen na vstup přijíiače a indikátoru 9.

M-krovlnná vlnovodná varianta měřícího zařízení na obr. 2 sestává z mikrovlnného generátoru 11, jehož výstup je přes symeericky vlnovodný T-článek 12 a kolena 13 připojen k regulovatelným atenuátorům a/nebo regulov^en^/m fázovým prsruvačйm. 14. Výstupy těchto regulovatelných součáátí jsou připojeny k interakčním vlnovodným dílům, a to jednak k dílu 15 pro měřenou směs a jednak k dílu 16 pro referenční látku. Výstupy obou interakčních vlnovodných dílů 15 a 16 jsou připojeny přes kolena 13 k bočním ramenům vlnovodného T-článku 17. Rameno H dvozitéhr T-člániku 17 je zakončeno bez^^zovou zátěží 18. Rameno E dvozitéhr T-článku 17 je připojeno na detektor 19. Detektor 19 je připojen na zesilovač a . indikátor 20.

- 4 229 723

Interakční vlnovodný díl na obr, 5 sestává z vlnovodné sekce 151, opatřené na obou koncích přírubami 152. Ve vnitřním prostoru vlnovodné sekce 151 je umístěna trubka 155 z dielektrického materiálu. Dielektrická trubka 155 je svými konci napojena na kovové trubky 153 a 154, které jsou upevněny ve stěnách vlnovodné sekce 151. Obě kovové trubky 153 a 154 jsou vytvořeny jako kruhové vlnovody podkritického vnitřního průměru.

Měřící zařízení znázorněné na obr. 1 pracuje takto: Vnitřním prostorem interakční elektricky vodivé trubky 4 a středního vodiče 6 proudí měřená látka a vnitřní prostor interakční elektricky vodivé trubky 5. a středního vodiče 7 vyplňuje referenční látka. Generátor 1 napájí přes rozvětvovací koaxiální T-člen 2 obě vedení identickými signály, například elektromagnetickými impulsy o délce několika nanosekund. Tyto signály se šíří interakční elektricky vodivou trubkou 4, středním vodičem 6 a elektricky vodivou trubkou J5, středním vodičem 7 s fázovými rychlostmi a útlumy, které jsou závislé na elektrických parametrech měřené nebo referenční látky. Následkem rozdílného složení obou látek jsou rozdílné i jejich elektrické parametry, což se projevuje rozdílnou fází a/nebo amplitudou na výstupech obou koaxiálních vedení. Na tyto rozdíly je citlivý balanční transformátor 8. Rozdílový signál na výstupu transformátoru 8 se zesílí a zobrazí indikátorem 9· Výstupní údaj indikátoru 9 může být ocejchován přímo v procentuelním složení měřené látky.

Měřící zařízení na obr. 2 a obr. 3 pracuje obdobným způsobem: Mikrovlnný generátor 11 napájí identickými monochromatickými mikrovlnnými signály měrné i referenční ramena mostu přes T-článek 12 a kolena 13. Regulovatelné atenuátory a/nebo fázové posouvače 14 slouží к amplitudovému a/nebo fázovému vyvážení mostu. Měřená a referenční látky se do příslušných interakčních vlnovodných dílů 15 a 16 přivádějí trubkami 153 a odvádějí trubkami 154» Kovové trubky 153 a 154 jako podkritické vlnovody zamezují unikání mikrovlnného signálu mimo vlnovodnou trasu. Fázové rychlosti a útlumy signálů šířících se v interakčních vlnovodných dílech 15 a 16 jsou ovlivněny elektrickými parametry měřené nebo referenční látky. Rozdílnost ve složení

- 5 229 723 těchto látek se projeví rozdílnou fází a/nebo amplitudou signálů přicházeeících do bočních ramen dvojitého T-člsnku 17 přes vlnovodná kolena 13. Při neidentických signálech v bočních ramenech se nebude všechna přichászjící energie absorbovat v bezodrazovt zátěži 18. Část ttto energie se bude šířit do ramene E dvooi.tého T-článku 17, detekovat detektorem 19 a indikovat indikátoeem 20. Výstupní údaje indikátoru 20 mohou být přímo cejchovány v hodnotách procentuelního složení měřent látky. Pro přesnější měření je možné most znovu vyvážit proměnnými prvky 14 a podle údajů na jejich stupnicích vyhodnnttt složení měřené látky.

Způsob měření poměrného áožení a roztoků podle vynálezu lze využít pro statické i konninuelní měření poměrného složení emuusí oleje ve vodě používaných ve válcovnách ocele nebo umělých hmot nebo používaných ve strojírenství, hlavně u obráběcích strojů.

Způsobu měření podle vynálezu lze takt použžt v petrochemickém nebo potraviiářsském průmyslu pro kontinuelní měření procentuelního složení nejrůznějších látek, obzvláště tekutých a sypkých.

Způsobu měření podle vynálezu je možné rovněž použžt pro měření vlhkosti sypkých látek v potravinářském průmyslu, zemědělství, stavebnictví a jňiých oborech.

Claims (2)

1. Způsob měření poměrného složení směsí nebo roztoků, vyznačující se tím, že se měřená látka zavede do prostoru šíření elektromagnetického signálu, například do vnitřního prostoru vlnovodného nebo koaxiálního vedení, načež se změří změny útlumu a/nebo fázové rychlosti šíření tohoto signálu a na základě změření nebo kompenzace těchto změn se vyhodnotí poměrné složení směsí nebo roztoků.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se vyhodnocení poměrného složení směsí nebo roztoků provádí na základě předem známých kmitočtových závislostí útlumu a fázové rychlosti šíření signálu, odlišných pro jednotlivé složky směsí nebo roztoků.