MD985Z - 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 conţine un generator de semnal (1), conectat în serie cu un rezistor (2), un convertor de impedanţă (6) cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse, dotat cu două contacte de ieşire şi două de intrare, un amplificator (7), conectat cu un contact de intrare la cel de-al doilea contact al rezistorului (2), iar cu cel de-al doilea contact de intrare împreună cu un contact de ieşire al convertorului (6) şi un contact de ieşire al generatorului (1) - 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), în care faza semnalului coincide cu faza căderii de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei reproduse, precum şi un bloc de comandă (10) cu două ieşiri, conectate la contactele de intrare ale convertorului (6), şi două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor (8, 9). Măsurătorul mai conţine 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 dintre care este conectată la cel de-al doilea contact al rezistorului (2), iar cealaltă - la cel de-al doilea contact de ieşire al convertorului (6), totodată volumul produsului lichid de măsurat (11) din vasul de sticlă (5) este selectat astfel încât să acopere plăcile metalice (3, 4).

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 un impedanţmetru, care conţine un generator de semnal, un rezistor, două cleme pentru conectarea obiectului măsurat, precum şi un convertor de impedanţă, toate conectate în serie. Impedanţmetrul mai conţine un amplificator, conectat cu intrarea la punctul comun al rezistorului şi clemei pentru conectarea obiectului măsurat, două comparatoare, precum şi un bloc de comandă, conectat cu două ieşiri la intrările convertorului, şi cu două intrări - la ieşirile comparatoarelor. Impedanţmetrul asigură măsurarea automată directă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei obiectului conectat la cleme [1].

Dezavantajul impedanţmetrului constă în imposibilitatea măsurării componentelor impedanţei produselor lichide, ceea ce face imposibilă utilizarea impedanţmetrului în scopul determinării calităţii acestora.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în lărgirea domeniului de utilizare.

Măsurătorul de impedanţă a produselor lichide, conform invenţiei, înlătură dezavantajul menţionat mai sus prin aceea că conţine un generator de semnal, conectat în serie cu un rezistor, un convertor de impedanţă cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse, dotat cu două contacte de ieşire şi două de intrare, un amplificator, conectat cu un contact de intrare la cel de-al doilea contact al rezistorului, iar cu cel de-al doilea contact de intrare împreună cu un contact de ieşire al convertorului şi un contact de ieşire al generatorului - la masă, două comparatoare, conectate cu intrările, respectiv, la contactul de ieşire al amplificatorului şi la un punct de referinţă al convertorului, în care faza semnalului coincide cu faza căderii de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei reproduse, precum şi un bloc de comandă cu două ieşiri, conectate la contactele de intrare ale convertorului, şi două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor. Măsurătorul mai conţine o celulă electrochimică, formată din două plăci metalice, amplasate paralel într-un vas de sticlă pentru produsul lichid de măsurat la o distanţă una de la alta, una fiind conectată la cel de-al doilea contact al rezistorului, iar cealaltă - la cel de-al doilea contact de ieşire al convertorului, totodată volumul produsului lichid de măsurat din vasul de sticlă este selectat astfel încât să acopere plăcile metalice, precum şi o tastatură pentru comanda cu regimul de lucru şi un panou de afişare a rezultatului 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 reprezentată structura măsurătorului de impedanţă a produselor lichide.

Măsurătorul conţine generatorul de semnal 1, rezistorul 2, plăcile metalice 3 şi 4, fiecare cu suprafaţa S, amplasate în vasul de sticlă 5 la o distanţă L una de alta, şi convertorul de impedanţă 6 cu două contacte de ieşire - toate conectate în serie. Măsurătorul mai conţine amplificatorul 7, conectat cu intrarea la contactul rezistorului 2 şi cu placa 3, comparatoarele 8 şi 9, conectate cu intrările respectiv la ieşirea amplificatorului 7 şi la un punct de referinţă al convertorului 6, precum şi blocul de comandă 10 cu două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor 8 şi 9, şi cu două ieşiri, conectate la intrările convertorului 6. Punctele comune ale generatorului 1, convertorului 6 şi amplificatorului 7 sunt conectate la masă. În vasul 5 se toarnă lichidul măsurat 11, care poate avea diferită natură, astfel ca: produse lactate, petroliere, alcoolice, etc. Măsurătorul mai conţine o tastatură 12 pentru comanda cu regimul de lucru şi un panou de afişare a rezultatului măsurării 13, ambele conectate la blocul de comandă 10.

Măsurătorul funcţionează în modul următor.

Lichidul măsurat cu impedanţa caracteristică Zx se toarnă în vasul 5 în volumul necesar pentru acoperirea completă a plăcilor 3 şi 4. Convertorul de impedanţă 6 (MD 3154 F1 2006.09.30) reproduce la contactele de ieşire o impedanţă de referinţă ZR, care împreună cu impedanţa măsurată Zx formează un circuit rezonant în serie, alimentat cu curent 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 impedanţă 6, care are aceeaşi fază cu căderea de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei de referinţă, reprodusă de convertorul 6, 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 RR şi reactivă XR ale impedanţei ZR. La terminarea procesului de echilibrare a circuitului rezonant, blocul de comandă 10, pe baza valorilor componentelor activă RR şi reactivă XR ale impedanţei reproduse ZR şi în funcţie 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 3577 F1 2008.04.30). La prima etapă blocul de comandă 10 reglează lin componenta activă RR până la apariţia între semnalele Ude şi Uref a unui defazaj cu valoarea 0° sau 180°. La etapa a doua blocul 10 reglează lin componenta reactivă XR până la momentul trecerii defazajului menţionat de la valoarea 0° la valoarea 180° sau de la valoarea 180° la valoarea 0°.

La finalizarea procesului de măsurare blocul de comandă 10 deţine informaţia despre valorile componentei active RR şi componentei reactive XR ale impedanţei de referinţă, după care se determină valorile componentei active RX = - RR şi componentei reactive XX = - XR 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 RR şi XR, blocul 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 grăsimi, etc.

În calitate de exemplu de implementare practică poate servi cazul în care măsurătorul se utilizează pentru măsurarea rezistenţei specifice RX şi constantei dielectrice έx a laptelui. έx se determină din expresia pentru capacitatea plăcilor CX, determinată, la rândul ei, din valoarea măsurată a componentei reactive XX, din valorile suprafeţei plăcilor S şi distanţei între ele L după relaţia cunoscută. Admitem că valorile reale ale componentelor măsurate constituie RX = 70 kΩ, XX = 5·103 kΩ. La prima etapă de echilibrare convertorul reproduce o impedanţă de referinţă cu valorile componentei active RR = - 100 kΩ şi a componentei reactive XR = - 104 kΩ şi reglează lin componenta activă RR până la apariţia între semnalele Ude şi Uref a unui defazaj cu valoarea 180°, ceea ce corespunde valorii RR = - 70 kΩ. La etapa a doua blocul de comandă reglează componenta reactivă XR până la trecerea defazajului dintre semnalele Ude şi Uref de la valoarea 180° la valoarea 0°, ceea ce corespunde valorii XR = - 5·103 kΩ. La terminarea 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, care sunt afişate pe panoul 13.

1. MD 279 Y 2010.09.30

Claims (1)

1. Măsurător de impedanţă a produselor lichide, care conţine un generator de semnal (1), conectat în serie cu un rezistor (2); un convertor de impedanţă (6) cu reglare independentă a componentelor activă şi reactivă ale impedanţei reproduse, dotat cu două contacte de ieşire şi două de intrare; un amplificator (7), conectat cu un contact de intrare la cel de-al doilea contact al rezistorului (2), iar cu cel de-al doilea contact de intrare împreună cu un contact de ieşire al convertorului (6) şi un contact de ieşire al generatorului (1) - 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), în care faza semnalului coincide cu faza căderii de tensiune pe componenta reactivă a impedanţei reproduse; precum şi un bloc de comandă (10) cu două ieşiri, conectate la contactele de intrare ale convertorului (6), şi două intrări, conectate la ieşirile comparatoarelor (8, 9), caracterizat prin aceea că mai conţine 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), iar cealaltă - la cel de-al doilea contact de ieşire al convertorului (6), totodată volumul produsului lichid de măsurat (11) din vasul de sticlă (5) este selectat astfel încât să acopere plăcile metalice (3, 4); o tastatură (12) pentru comanda cu regimul de lucru şi un panou (13) de afişare a rezultatului măsurării, conectate la blocul de comandă (10).