MD1142Z - Măsurător de impedanţă a produselor lichide - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la tehnica de măsurări şi poate fi utilizată pentru măsurarea automată a componentelor impedanţei produselor lichide cu scopul determinării calităţii lor.Măsurătorul de impedanţă a produselor lichide include un generator de semnal (1), conectat în serie cu primul contact al unui rezistor (2), un convertor de admitanţă (6), dotat cu două contacte de ieşire şi două intrări, un amplificator diferenţial (7), conectat cu un contact de intrare la primul contact al rezistorului (2), iar cu cel de-al doilea contact de intrare la cel de-al doilea contact al rezistorului (2), o celulă electrochimică, formată din două plăci metalice (3, 4) cu o suprafaţă S, amplasate paralel într-un vas de sticlă (5) pentru produsul lichid de măsurat (11) la o distanţă L una de la alta, una fiind conectată la cel de-al doilea contact al rezistorului (2) şi primul contact de ieşire al convertorului (6), iar cealaltă împreună cu al doilea contact al generatorului (1) şi al doilea contact de ieşire al convertorului (6) - la masă, două comparatoare (8, 9), conectate cu intrările, respectiv, la contactul de ieşire al amplificatorului (7) şi la un punct de referinţă al convertorului (6). Măsurătorul mai conţine un bloc de comandă (10) cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului (6), şi două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor (8, 9), o tastatură (12) pentru dirijarea cu regimul de lucru şi un panou (13) de afişare a rezultatelor măsurării, conectate la blocul de comandă (10).

Description

Invenţia se referă la tehnica de măsurări şi poate fi utilizată pentru măsurarea automată a componentelor impedanţei produselor lichide cu scopul determinării calităţii lor.

Este cunoscut măsurătorul de impedanţă a produselor lichide, care conţine un generator de semnal, un rezistor, o celulă electrochimică, formată din două plăci metalice amplasate în lichidul măsurat, precum şi un convertor de impedanţă, toate conectate în serie. Măsurătorul mai conţine un amplificator, conectat cu intrarea la punctul comun al rezistorului şi unei plăci a celulei electrochimice, două comparatoare, un bloc de comandă, conectat cu două ieşiri la intrările convertorului şi cu două intrări - la ieşirile comparatoarelor, precum şi o tastatură şi un panou de afişare a rezultatului. Măsurătorul asigură măsurarea automată directă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei lichidului controlat [1].

Dezavantajul acestui măsurător constă în gradul mic de protecţie a obiectului măsurat faţă de paraziţi electrici, cauzat de imposibilitatea conectării la masă a uneia din plăcile metalice ale celulei electrochimice, ceea ce micşorează precizia rezultatului, iar în unele cazuri face imposibilă măsurarea.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în creşterea preciziei măsurării.

Măsurătorul de impedanţă a produselor lichide, conform invenţiei, înlătură dezavantajul menţionat mai sus prin aceea că include un generator de semnal, conectat în serie cu primul contact al unui rezistor, un convertor de admitanţă, dotat cu două contacte de ieşire şi intrări, un amplificator diferenţial, conectat cu un contact de intrare la primul contact al rezistorului, iar cu cel de-al doilea contact de intrare la cel de-al doilea contact al rezistorului, o celulă electrochimică, formată din două plăci metalice cu o suprafaţă S, amplasate paralel într-un vas de sticlă pentru produsul lichid de măsurat la o distanţă L una de la alta, una fiind conectată la cel de-al doilea contact al rezistorului şi primul contact de ieşire al convertorului, iar cealaltă împreună cu al doilea contact al generatorului şi al doilea contact de ieşire al convertorului - la masă, două comparatoare, conectate cu intrările, respectiv, la contactul de ieşire al amplificatorului şi la un punct de referinţă al convertorului, un bloc de comandă cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului, şi două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor, o tastatură pentru dirijarea cu regimul de lucru şi un panou de afişare a rezultatelor măsurării, conectate la blocul de comandă.

Rezultatul invenţiei constă în posibilitatea măsurării componentelor activă şi reactivă ale impedanţei lichidelor cu scopul determinării calităţii acestora.

Invenţia se explică prin desenul din figură, în care este prezentată structura măsurătorului de impedanţă a produselor lichide.

Măsurătorul de impedanţă a produselor lichide include un generator de semnal 1, conectat în serie cu primul contact al unui rezistor 2, un convertor de admitanţă 6, dotat cu două contacte de ieşire şi două intrări, un amplificator diferenţial 7, conectat cu un contact de intrare la primul contact al rezistorului 2, iar cu cel de-al doilea contact de intrare la cel de-al doilea contact al rezistorului 2, o celulă electrochimică, formată din două plăci metalice 3, 4 cu o suprafaţă S, amplasate paralel într-un vas de sticlă 5 pentru produsul lichid de măsurat 11 la o distanţă L una de la alta, una fiind conectată la cel de-al doilea contact al rezistorului 2 şi primul contact de ieşire al convertorului 6, iar cealaltă împreună cu al doilea contact al generatorului 1 şi al doilea contact de ieşire al convertorului 6 - la masă, două comparatoare 8, 9, conectate cu intrările, respectiv, la contactul de ieşire al amplificatorului 7 şi la un punct de referinţă al convertorului 6. Măsurătorul mai conţine un bloc de comandă 10 cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului 6, şi două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor 8, 9, o tastatură 12 pentru dirijarea cu regimul de lucru şi un panou 13 de afişare a rezultatelor măsurării, conectate la blocul de comandă 10.

Măsurătorul funcţionează în modul următor.

Lichidul măsurat cu impedanţa caracteristică Zx (valoarea admitanţei corespunzătoare - Yx) se toarnă în vasul 5 în volumul necesar pentru acoperirea completă a plăcilor 3 şi 4. Convertorul de admitanţă 6 reproduce la contactele de ieşire o admitanţă de referinţă YR (valoarea impedanţei corespunzătoare - ZR), care împreună cu admitanţa măsurată Yx formează un circuit rezonant paralel alimentat cu tensiune de generatorul 1 prin rezistorul 2. Amplificatorul 7 amplifică semnalul de dezechilibru al circuitului rezonant, iar comparatorul 8 îl transformă în impulsuri dreptunghiulare, care servesc în calitate de semnal de dezechilibru Ude pentru blocul de comandă 10. Tensiunea în punctul de referinţă al convertorului de admitanţă 6, care are aceeaşi fază cu curentul prin componenta activă a admitanţei de referinţă, reprodusă de convertor, de asemenea este transformată în impulsuri dreptunghiulare de către comparatorul 9 şi constituie semnalul de referinţă Uref pentru blocul de comandă 10, care efectuează echilibrarea circuitului rezonant prin intermediul reglării componentelor activă GR şi reactivă BR ale admitanţei YR. La finalul procesului de echilibrare a circuitului rezonant, blocul de comandă 10, pe baza valorilor componentelor activă GR şi reactivă BR ale admitanţei reproduse YR şi în dependenţă de datele iniţiale, introduse prin tastatura 12, calculează caracteristicile necesare ale lichidului măsurat, care se afişează pe panoul de afişare 13.

Procesul de măsurare se efectuează conform metodei cunoscute (MD 490 Z 2012.02.29). În procesul echilibrării circuitului de măsurare blocul de comandă 10 reglează lin componenta activă GR până la apariţia între semnalele Ude şi Uref a unui defazaj cu valoarea 270° sau 90°. Concomitent blocul 10 reglează lin componenta reactivă BR până la momentul obţinerii valorii defazajului sus-numit 0° sau 180°.

La finalul procesului de măsurare blocul de comandă 10 deţine informaţia despre valorile componentei active GR şi componentei reactive BR ale admitanţei de referinţă, după care se determină valorile componentei active RX = (-GR)-1 şi componentei reactive XX = (-BR)-1 ale impedanţei lichidului măsurat. Prin intermediul tastaturii 12 se introduc aşa date iniţiale, ca: tipul lichidului măsurat, algoritmul de calcul al caracteristicilor pentru determinarea calităţii lichidului. Pe baza valorilor măsurate ale RX şi XX, blocul de comandă 10 calculează valorile caracteristicilor de calitate respective şi le afişează pe panoul de afişare 13. De exemplu, pentru produse lactate pot fi determinate conţinutul de săruri, conţinutul de grăsime etc.

Ca exemplu de implementare practică poate servi cazul, în care măsurătorul se utilizează pentru măsurarea rezistenţei specifice RX şi constantei dielectrice έx ale laptelui. έx se determină din expresia cunoscută pentru capacitatea plăcilor CX, determinată, la rândul ei, din valoarea măsurată a componentei reactve BX, din valorile suprafeţei plăcilor S şi distanţei între ele L după relaţia cunoscută. Admitem că valorile reale ale componetelor măsurate constituie RX = 70 KΩ, XX = 5·103 KΩ. Iniţial convertorul reproduce o impedanţă de referinţă cu valoarea componentei active RR = - 100 KΩ şi a componentei reactive XR = -104 KΩ. În procesul echilibrării circuitului de măsurare blocul de comandă 10 reglează lin componenta activă RR până la apariţia între semnalele Ude şi Uref a unui defazaj cu valoarea 270° sau 90°, ceea ce corespunde valorii RR = - 70 KΩ. Concomitent blocul de comandă 10 reglează componenta reactivă XR până la obţinerea pentru defazajul dintre semnalele Ude şi Uref a valorii 0° sau 180°, ceea ce corespunde valorii XR = - 5·103 KΩ. La finalul procesului de echilibrare componentele impedanţei măsurate se determină: RX = -RR = -(-70) KΩ = 70 KΩ, XX = -XR = -(-5·103) KΩ = 5·103 KΩ. Blocul de comandă 10 recalculează valorile măsurate RX , XX în valorile mărimilor RX şi έx, pe care le afişează pe panoul 13.

1. MD 985 Y 2015.12.31

Claims (1)

1. Măsurător de impedanţă a produselor lichide, care include un generator de semnal (1), conectat în serie cu primul contact al unui rezistor (2), un convertor de admitanţă (6), dotat cu două contacte de ieşire şi două intrări, un amplificator diferenţial (7), conectat cu un contact de intrare la primul contact al rezistorului (2), iar cu cel de-al doilea contact de intrare la cel de-al doilea contact al rezistorului (2), o celulă electrochimică, formată din două plăci metalice (3, 4) cu o suprafaţă S, amplasate paralel într-un vas de sticlă (5) pentru produsul lichid de măsurat (11) la o distanţă L una de la alta, una fiind conectată la cel de-al doilea contact al rezistorului (2) şi primul contact de ieşire al convertorului (6), iar cealaltă împreună cu al doilea contact al generatorului (1) şi al doilea contact de ieşire al convertorului (6) - la masă, două comparatoare (8, 9), conectate cu intrările, respectiv, la contactul de ieşire al amplificatorului (7) şi la un punct de referinţă al convertorului (6), un bloc de comandă (10) cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului (6), şi două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor (8, 9), o tastatură (12) pentru dirijarea cu regimul de lucru şi un panou (13) de afişare a rezultatelor măsurării, conectate la blocul de comandă (10).