RU2207557C1

RU2207557C1 - Device for measurement of gasoline octane number

Info

Publication number: RU2207557C1
Application number: RU2001132028/28A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Астапов
Original assignee: Астапов Владислав Николаевич
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: measurement technology; measurement of gasoline octane number. SUBSTANCE: proposed device is provided with capacitance- type sensor with built-in temperature sensor, processing and indication unit, trimming resistor, float-type densimeter including float submersible float, rod with measuring stick, radiation source, photodiode rule, galvanic cell and voltage converter. EFFECT: enhanced accuracy of measurement; extended field of application. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения октанового числа бензинов и является дополнительным к изобретению "Устройство для измерения октанового числа бензинов" (свидетельство РФ на полезную модель 10463, G 01 N 25/20). The present invention relates to the field of measuring technology and can be used to measure the octane number of gasolines and is complementary to the invention "Device for measuring the octane number of gasolines" (RF certificate for utility model 10463, G 01 N 25/20).

Задачей изобретения является расширение номенклатуры измеряемых бензинов без дополнительной перекалибровки, повышение точности измерения октановых чисел и расширение функциональных возможностей. The objective of the invention is to expand the range of measured gasolines without additional recalibration, improving the accuracy of measuring octane numbers and expanding functionality.

В соответствии с поставленной задачей предлагаемое устройство для измерения октанового числа бензинов содержит емкостной датчик, датчик температуры, RC-фильтр, три усилителя, R-диодный мост, устройство обработки и индикации, отличающееся тем, что емкостной датчик выполнен в виде сосуда с коаксиально расположенными несколькими цилиндрами, во внутреннюю полость которого помещен терморезистор, параллельно которому подключен подстроечный резистор, полностью погружаемый поплавок, стержень с мерительной рейкой, источник излучения, приемная фотодиодная линейка, устройство сопряжения с компьютером, аккумулятор и преобразователь напряжения. In accordance with the task, the proposed device for measuring the octane number of gasolines contains a capacitive sensor, a temperature sensor, an RC filter, three amplifiers, an R-diode bridge, a processing and indication device, characterized in that the capacitive sensor is made in the form of a vessel with several coaxially located cylinders, in the internal cavity of which a thermistor is placed, parallel to which a trimming resistor, a fully immersible float, a rod with a measuring rod, a radiation source, a receiver are connected photodiode array, computer interface device, battery and voltage converter.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство для измерения октанового числа бензинов содержит емкостной датчик 1, выполненный в виде сосуда с коаксиально расположенными несколькими цилиндрами, генератор синусоидального напряжения 2, RC-фильтр 3, первый усилитель 4, терморезистор 5, подстроечный резистор 6, выход генератора 2 соединен с обкладками емкостного датчика 1, парные обкладки которого соединены с терморезистором 5, выход терморезистора соединен с входом RC-фильтра 3, выход которого соединен со входом первого усилителя 4, подстроечный резистор 6 соединен параллельно терморезистору 5, второй усилитель 7, R-диодный мост 8, третий усилитель 9, аналого-цифровой преобразователь 10, устройство обработки и индикации 11, выход первого усилителя 4 подсоединен через резистор R3 ко входу усилителя 7, между инверсным входом и выходом которого включен R-диодный мост, выходная диагональ которого через делитель подключена ко входу третьего усилителя 9, выход которого через АЦП 10 подключен к первому входу устройства обработки и индикации 11, устройство сопряжения с персональным компьютером 12, вход которого соединен с выходом устройства обработки 11, погружаемый (полностью притопленный) поплавок 13 со стержнем с мерительной рейкой 14, источник излучения 15, приемная фотодиодная линейка 16, источник излучения 15 и приемная фотодиодная линейка 16 закрепляются так, чтобы мерительная рейка 14 находилась между источником и приемной фотодиодной линейкой, выход с приемной фотодиодной линейки подключен ко второму входу устройства обработки 11, основание емкостного датчика 17, в котором закреплены емкостной датчик 1, терморезистор 5 и подстроечный резистор 6, гальванический элемент (аккумулятор) 18 подключен к преобразователю напряжения 19. A device for measuring the octane number of gasolines contains a capacitive sensor 1, made in the form of a vessel with several cylinders coaxially located, a sinusoidal voltage generator 2, an RC filter 3, a first amplifier 4, a thermistor 5, a tuning resistor 6, the output of the generator 2 is connected to the plates of the capacitive sensor 1, the paired plates of which are connected to the thermistor 5, the output of the thermistor is connected to the input of the RC filter 3, the output of which is connected to the input of the first amplifier 4, the trimming resistor 6 is connected in parallel to the ter 5, the second amplifier 7, the R-diode bridge 8, the third amplifier 9, the analog-to-digital converter 10, the processing and display device 11, the output of the first amplifier 4 is connected through the resistor R3 to the input of the amplifier 7, between the inverse input and the output of which R -diode bridge, the output diagonal of which through a divider is connected to the input of the third amplifier 9, the output of which through the ADC 10 is connected to the first input of the processing and indication device 11, a device for interfacing with a personal computer 12, the input of which is connected to the output of the amplifier processing equipment 11, an immersed (fully submerged) float 13 with a rod with a measuring rod 14, a radiation source 15, a receiving photodiode array 16, a radiation source 15 and a receiving photodiode array 16 are fixed so that the measuring rail 14 is between the source and the receiving photodiode array, the output from the receiving photodiode array is connected to the second input of the processing device 11, the base of the capacitive sensor 17, in which the capacitive sensor 1, the thermistor 5 and the tuning resistor 6 are fixed, a galvanic cell m (battery) 18 is connected to the voltage converter 19.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. В принципе работы устройства лежит зависимость диэлектрической проницаемости бензинов от их компонентного состава, который и определяет их октановое число. Генератор 2 формирует переменное напряжение частотой 1-10 кГц для питания емкостного датчика 1, в который заливается исследуемый бензин. Сигнал с его выхода через RC-фильтр 3 поступает на вход усилителя 4, с выхода которого сигнал поступает на вход усилителя 7, который совместно с усилителем 9 является точной схемой выделения абсолютной величины сигнала. В обратной связи усилителя 7 стоит R-диодный мост 8, поэтому полярность коэффициента усиления переключается при изменении полярности входного сигнала, а полярность выходного напряжения остается неизменной. Значение постоянного напряжения, снимаемого с выхода усилителя 9, при определенной калибровке характеризует октановое число бензина. Так как диэлектрическая проницаемость бензинов изменяется при изменении температуры, то для корректировки уровня сигнала с выхода емкостного датчика 1 используется терморезистор 5, помещенный в емкостной датчик 1, для подстройки температурной характеристики в диапазоне рабочих температур установлен подстроечный резистор 6, выходной сигнал усилителя 9 через аналого-цифровой преобразователь 10 поступает на устройство обработки и индикации 11, полученные данные измерения могут быть переданы в персональный компьютер через устройство сопряжения 12. The work of the proposed device is as follows. In principle, the operation of the device is the dependence of the dielectric constant of gasolines on their component composition, which determines their octane number. The generator 2 generates an alternating voltage with a frequency of 1-10 kHz to power the capacitive sensor 1, into which the studied gasoline is poured. The signal from its output through the RC filter 3 is fed to the input of the amplifier 4, the output of which the signal is fed to the input of the amplifier 7, which together with the amplifier 9 is an accurate diagram of the allocation of the absolute value of the signal. In the feedback of the amplifier 7 there is an R-diode bridge 8, so the polarity of the gain switches when the polarity of the input signal changes, and the polarity of the output voltage remains unchanged. The value of the constant voltage taken from the output of the amplifier 9, with a certain calibration, characterizes the octane number of gasoline. Since the dielectric constant of gasolines changes with temperature, to adjust the signal level from the output of the capacitive sensor 1, a thermistor 5 is used, placed in the capacitive sensor 1, a trimmer resistor 6 is installed to adjust the temperature characteristic in the operating temperature range, the output signal of the amplifier 9 through an analog the digital converter 10 is fed to the processing and display device 11, the obtained measurement data can be transmitted to a personal computer through the device Genesis 12.

Устройство перед началом работы калибруется по эталонным бензинам с известным октановым числом. Калибровочная характеристика в виде таблицы хранится в памяти устройства обработки и индикации. Before starting work, the device is calibrated against reference gasolines with a known octane rating. The calibration characteristic in the form of a table is stored in the memory of the processing and display device.

В связи с тем, что на каждом нефтеперерабатывающем заводе имеются различные рецептуры компаундирования бензинов, то бензины с одним октановым числом могут иметь немного различную диэлектрическую проницаемость, поэтому устройство необходимо перекалибровывать на бензины своего региона. Но так как с изменением диэлектрической проницаемости изменяется и плотность бензина, то для распознавания марки бензина введена дополнительная информация о плотности. В свою очередь, плотность бензина является самостоятельной характеристикой, которую также требуется определять. Плотность бензина определяется в данном устройстве плотномером, который устанавливается в емкостном датчике и снабжен погружаемым (полностью притопленным) поплавком 13, к которому крепится мерительная рейка 14, на которой нанесена оптическая маска в коде Грея, источник излучения 15 просвечивает светлые разряды, и на диодной линейке 16 формируется сразу цифровой код плотности, изменение кода на одну единицу соответствует изменению плотности на одну единицу в младшем разряде. Данные о плотности поступают в устройство обработки и индикации 11, по которым формируют калибровочные таблицы на каждый тип рецептуры и во время измерения октанового числа бензинов по плотности определяют из какой таблицы использовать калибровочные данные для определения октанового числа бензинов. Промежуточные значения октановых чисел рассчитываются методом интерполяции. Due to the fact that each refinery has different formulations for compounding gasolines, gasolines with one octane number can have a slightly different dielectric constant, so the device must be recalibrated to gasolines in its region. But since the density of gasoline also changes with a change in the dielectric constant, additional information about the density has been introduced to recognize the brand of gasoline. In turn, the density of gasoline is an independent characteristic, which also needs to be determined. The density of gasoline is determined in this device by a densitometer, which is installed in a capacitive sensor and is equipped with an immersible (fully submerged) float 13, to which a gauge rail 14 is attached, on which an optical mask is applied in the Gray code, the radiation source 15 transmits light discharges, and on the diode bar 16, a digital density code is generated immediately, a change in the code by one unit corresponds to a change in the density by one unit in the low order. Density data is supplied to the processing and display device 11, according to which calibration tables are generated for each type of formulation, and during measurement of the octane number of gasolines, the density is determined from which table to use calibration data to determine the octane number of gasolines. Intermediate octane numbers are calculated by interpolation.

Claims

A device for measuring the octane number of gasolines, comprising a capacitive sensor, a sinusoidal voltage generator, a temperature sensor, an RC filter, three amplifiers, an R-diode bridge, an ADC, a processing and indication device, and a generator output connected to an input of a capacitive sensor, characterized in that the capacitive the sensor is made in the form of a vessel with several cylinders coaxially located, in the inner cavity of which a thermistor is placed, parallel to which a tuning resistor is connected, fully submerged wok, rod with measuring rod, radiation source, receiving photodiode array, computer interface device, battery and voltage converter, the output of the capacitive sensor is connected to the input of the thermistor, the output of which is connected to the input of the RC filter, the output of which is connected to the input of the first amplifier, the output the first amplifier is connected through the resistor R3 to the input of the second amplifier, between the inverse input and the output of which an R-diode bridge is connected, the output diagonal of which through the divider is connected to the input of the third about the amplifier, the output of which is connected to the input of the ADC, the output of which is connected to the first input of the processing and display device, a device for interfacing with a personal computer, the input of which is connected to the output of the processing device, an immersed (fully submerged) float is placed in the measured medium (gasoline), a rod with a measuring rod attached to the float, the radiation source and the receiving photodiode ruler are fixed so that the measuring rod is between the source and the receiving photodiode ruler, the output from the receiving of the second photodiode array is connected to the second input of the processing and indication device, the base of the capacitive sensor, in which the capacitive sensor and the tuning resistor are fixed, the galvanic cell (battery) is connected to the voltage converter.