RU2331058C1 - Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method - Google Patents

Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2331058C1
RU2331058C1 RU2007111780/28A RU2007111780A RU2331058C1 RU 2331058 C1 RU2331058 C1 RU 2331058C1 RU 2007111780/28 A RU2007111780/28 A RU 2007111780/28A RU 2007111780 A RU2007111780 A RU 2007111780A RU 2331058 C1 RU2331058 C1 RU 2331058C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gasoline
octane number
radiation
optical
cuvette
Prior art date
Application number
RU2007111780/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гариф Газизович Акчурин (RU)
Гариф Газизович Акчурин
Александр Гарифович Акчурин (RU)
Александр Гарифович Акчурин
Георгий Гарифович Акчурин (RU)
Георгий Гарифович Акчурин
В чеслав Иванович Кочубей (RU)
Вячеслав Иванович Кочубей
Original Assignee
ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" filed Critical ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского"
Priority to RU2007111780/28A priority Critical patent/RU2331058C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331058C1 publication Critical patent/RU2331058C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention can be used in oil processing industry. According to the suggested method a cuvette is probed with an optical beam of a distant ultra violet or violet radiation with a wave length in the range of 370≤λ≤420 nm, then intensity of radiation passed through an empty cuvette and the cuvette filled with analysed benzene is measured, optical density is calculated from the ratio, and octane number is determined with a calibration curve, uniting values of benzene optical density or absorption coefficient with a corresponding value of benzene octane number. Also there is suggested a device for evaluation of benzene octane number; the said device contains an optical irradiator, an optical beam generator, a probed cuvette with benzene, a detector of passed optic radiation, a meter for intensity of passed optic radiation at the outlet of the cuvette, and a detector of absorption coefficient on the base of an analog digital converter and a processor. As an irradiator, a light emitting diode or laser diode is taken with a wave length of 370≤λ≤420 nm, and injection current source for diode supply is made with a built-in current modulator. The invention facilitates on-line control of benzene octane number, simplicity of analysis of measurement results and upgraded accuracy, compactness and mobility of inexpensive and explosion-proof device.
EFFECT: making a device for on-line control of benzene octane number.
2 cl, 3 dwg

Description

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована в нефтеперерабатывающей промышленности для измерения октанового числа бензинов, которое определяет воспламеняемость (детонационную стойкость) топлив. Изобретения могут быть использованы в системах управления и регулирования при производстве топлив на станциях смешения, в исследовательских лабораториях, а также для оперативной оптимизации условий бездетонационной работы двигателей внутреннего сгорания в процессе их эксплуатации, для экспресс-контроля качества и сортности бензина на автозаправочных станциях. В основе изобретений лежит связь детонационной стойкости бензина, имеющего в своем составе ароматические и парафиновые углеводороды, с его комплексной диэлектрической проницаемостью в оптическом диапазоне, определяющей коэффициент поглощения и показатель преломления.The group of inventions relates to measuring technique and can be used in the oil refining industry to measure the octane number of gasolines, which determines the flammability (knock resistance) of fuels. The inventions can be used in control and regulation systems for the production of fuels at mixing stations, in research laboratories, as well as for operational optimization of the conditions of detonation-free operation of internal combustion engines during their operation, for express control of the quality and grade of gasoline at gas stations. The inventions are based on the connection of the detonation resistance of gasoline, which contains aromatic and paraffin hydrocarbons, with its complex dielectric constant in the optical range, which determines the absorption coefficient and refractive index.

Известен способ определения октанового числа бензинов (см. заявку на изобретение РФ №2005102284, МПК G01N 1/00; Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей, М., Химия, Колос С, 2004, с.52) при использовании жидкостного хроматографа. Способ включает диагностику концентрационного состава бензина, содержащего более 200 компонент углеводородов, с помощью разделения бензиновой смеси, которое происходит вследствие разной скорости диффузии в жидкостном хроматографе. Для каждой из компонент анализируемого бензина определяется детонационная стойкость при использовании тестовых измерений в одноцилиндрических двигателях внутреннего сгорания на установках ИТ9-2М или УИТ-65 по моторному методу или использовании табличных значений детонационной стойкости для каждой из обнаруженных компонент углеводородов, при этом октановое число изооктана C8H18 составляет 100 единиц, a n-гептана составляет 0 единиц, и в соответствии с относительной концентрацией компонент бензина находится его детонационная стойкость. Такой способ определения детонационной стойкости наиболее информативный. Однако способ имеет существенные ограничения по быстродействию, сложности обработки сигнала хроматограмм, требующей высокой квалификации оператора. Кроме того, жидкостный хроматограф является исследовательским прибором высокой стоимости.A known method for determining the octane number of gasolines (see application for invention of the Russian Federation No. 2005102284, IPC G01N 1/00; AK Manovyan, Technology for processing natural energy carriers, M., Chemistry, Kolos S, 2004, p.52) using a liquid chromatograph . The method includes diagnosing the concentration composition of gasoline containing more than 200 hydrocarbon components by separating the gasoline mixture, which occurs due to different diffusion rates in the liquid chromatograph. For each component of the analyzed gasoline, the detonation resistance is determined when using test measurements in single-cylinder internal combustion engines on IT9-2M or UIT-65 units according to the motor method or using tabular values of the detonation resistance for each of the detected hydrocarbon components, while the octane number of isooctane C 8 H 18 is 100 units, a n-heptane is 0 units, and in accordance with the relative concentration of the gasoline component is its knock resistance. This method of determining the detonation resistance is the most informative. However, the method has significant limitations on speed, the complexity of the processing of the chromatogram signal, requiring highly skilled operator. In addition, a liquid chromatograph is a high cost research instrument.

Известен также способ и устройство для определения октанового числа при измерении диэлектрической проницаемости на одной радиочастотной частоте с помощью емкостного датчика (см. заявку на изобретение РФ №2003121713, МПК G01N 27/22; патент на изобретение РФ №2240548, МПК G01N 27/22). Создание устройства на основе такого способа позволяет идентифицировать бензины в диапазоне октановых чисел 70-100. Устройство содержит емкостный датчик с датчиком температуры пробы бензина, причем емкостный датчик соединен с генератором, подключенным к блоку управления. Генератор выполнен с возможностью формирования напряжения с частотами 1...30 МГц и соединен с емкостным датчиком через одну из первичных полуобмоток дифференциального трансформатора, вторая первичная полуобмотка которого соединена с опорным конденсатором. Вторичная обмотка трансформатора подсоединена через усилитель сигнала, канал передачи данных к одному из независимых каналов двухканального аналого-цифрового преобразователя, выход которого подсоединен к одной из цифровых шин блока управления, выполненного в виде ПЭВМ, к другой цифровой шине которой подсоединен датчик температуры пробы бензина через усилитель и одноканальный аналого-цифровой преобразователь. Общая точка подключения генератора и двух первичных полуобмоток дифференциального трансформатора подключена через другой независимый канал передачи данных к другому каналу двухканального аналого-цифрового преобразователя. ПЭВМ содержит нейронную сеть, предварительно обученную сравнению поступающих с цифровой шины входных сигналов в виде амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик исследуемого бензина с амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиками эталонных бензинов с учетом поправочных коэффициентов, выбираемых нейронной сетью в зависимости от сигнала, поступающего через другую цифровую шину от датчика температуры пробы бензина, и формированию данных для определения октанового числа бензина на основе сравнения.There is also a method and a device for determining the octane number when measuring the permittivity at a single radio frequency frequency using a capacitive sensor (see application for invention of the Russian Federation No. 2003121713, IPC G01N 27/22; patent for the invention of the Russian Federation No. 2240548, IPC G01N 27/22) . Creating a device based on this method allows the identification of gasoline in the range of octane numbers 70-100. The device contains a capacitive sensor with a temperature sensor for the sample of gasoline, and the capacitive sensor is connected to a generator connected to the control unit. The generator is configured to generate voltage with frequencies of 1 ... 30 MHz and is connected to a capacitive sensor through one of the primary half-windings of a differential transformer, the second primary half-winding of which is connected to a reference capacitor. The secondary winding of the transformer is connected through a signal amplifier, a data channel to one of the independent channels of a two-channel analog-to-digital converter, the output of which is connected to one of the digital buses of the control unit, made in the form of a personal computer, to the other digital bus of which a gas sample temperature sensor is connected through an amplifier and single-channel analog-to-digital converter. The common point of connection of the generator and the two primary half-windings of the differential transformer is connected through another independent data channel to another channel of the two-channel analog-to-digital converter. A personal computer contains a neural network, previously trained to compare the input signals received from the digital bus in the form of the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the studied gasoline with the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the reference gasolines, taking into account the correction factors selected by the neural network depending on the signal received through another digital the bus from the temperature sensor of the sample gasoline, and the formation of data for determining the octane number of gasoline based on comparison.

Известен также способ определения октанового числа (см. патент РФ на изобретение РФ №92007848, МПК G01N 27/22, G01N 33/22) при измерении комплексной диэлектрической проницаемости на СВЧ-частоте и с помощью емкостного датчика. По предлагаемому способу, использующему измерение и сопоставление физических параметров исследуемого и образцового бензинов, у образцового и исследуемого топлив измеряют комплексную диэлектрическую проницаемость, проводят компарирование полученных значений проницаемостей и по их разнице судят об октановом числе исследуемого топлива. В предлагаемом устройстве, содержащем резервуары с образцовыми и исследуемым топливами и связанный с ними через коммутатор измерительный преобразователь и регистратор, измерительный преобразователь выполнен в виде двух идентичных камер, снабженных двумя проводящими поверхностями, образующими емкостные преобразователи, причем каждая камера через коммутатор связана с резервуарами, при этом регистратор выполнен в виде частотного компаратора и пересчетной схемы с отсчетным устройством. Это позволяет выполнять непрерывные измерения комплексной диэлектрической проницаемости исследуемого бензина и тем самым получать непрерывную информацию о значении октанового числа исследуемого бензина относительно образцового.There is also a method for determining the octane number (see RF patent for the invention of the Russian Federation No. 92007848, IPC G01N 27/22, G01N 33/22) when measuring the complex permittivity at the microwave frequency and using a capacitive sensor. According to the proposed method, which uses the measurement and comparison of the physical parameters of the test and reference gasolines, the complex and dielectric constants of the reference and test fuels are measured, the permeability values are compared and the octane number of the test fuel is judged by their difference. In the proposed device, which contains reservoirs with reference and test fuels and a measuring transducer and a recorder connected to them through a switch, the measuring transducer is made in the form of two identical chambers equipped with two conductive surfaces forming capacitive transducers, each chamber through a commutator connected to the tanks, this recorder is made in the form of a frequency comparator and a conversion circuit with a reading device. This allows you to perform continuous measurements of the complex dielectric constant of the studied gasoline and thereby obtain continuous information about the octane number of the studied gasoline relative to the reference.

Однако радиочастотные способы имеют ограничения по точности, связанные с малой чувствительностью диэлектрической проницаемости к изменению октанового числа в используемом метровом, дециметровом и сантиметровом диапазоне.However, radio frequency methods have accuracy limitations associated with the low sensitivity of the dielectric constant to changes in the octane number in the used meter, decimeter and centimeter ranges.

Наиболее близким к предлагаемому способу является оптический способ определения октанового числа, основанный на зондировании (просвечивании) кюветы с бензином оптическим пучком ближнего ИК-диапазона на 15 дискретных длинах волн с разницей между линиями 10 нм в полосе от 880 нм до 1050 нм, измерении поглощения в кювете на каждой из зондируемых оптических линий, определении соответствующей оптической плотности бензина в этом спектральном диапазоне и определении детонационных свойств бензина из сравнения оптической плотности с эталонными кривыми для бензинов с известными детонационным свойствами, используя регрессионный анализ (см. Королев В.Н., Маругин А.В., Цареградский В.Б. ЖТФ, 2000, т.70, №9, с.83-88).Closest to the proposed method is an optical method for determining the octane number, based on the sounding (transmission) of a cuvette with a gasoline using an optical beam of the near-IR range at 15 discrete wavelengths with a difference between the 10 nm lines in the band from 880 nm to 1050 nm, the absorption measurement in a cuvette on each of the probed optical lines, determining the corresponding optical density of gasoline in this spectral range and determining the detonation properties of gasoline from a comparison of the optical density with reference crystals for gasolines with known detonation properties using regression analysis (see Korolev VN, Marugin AV, Tsaregradsky VB ZhTF, 2000, vol. 70, No. 9, p. 83-88).

Наиболее близким к предлагаемому устройству определения октанового числа бензинов является устройство, которое содержит источник непрерывного ИК-излучения в виде излучателя со сплошным спектром в ближней ИК-области спектра, формирователя оптического пучка, излучение которого модулируется с помощью вращающегося диска, плоскость которого перпендикулярна оптическому пучку, с укрепленными на одинаковом расстоянии от оси диска 15-ю ИК-светофильтрами с пропусканием на дискретных длинах волн со спектральной разницей между максимумами пропускания фильтров в 10 нм в полосе от 880 нм до 1050 нм, делителя оптического пучка на два, один из которых проходит ячейку с бензином, детектора оптического излучения, платы аналого-цифрового преобразователя и компьютера для вычисления оптической плотности бензина на каждой из 15 длин волн ИК-диапазона.Closest to the proposed device for determining the octane number of gasolines is a device that contains a source of continuous infrared radiation in the form of an emitter with a continuous spectrum in the near infrared region of the spectrum, an optical beam former, the radiation of which is modulated by a rotating disk, the plane of which is perpendicular to the optical beam, with 15 IR filters fixed at the same distance from the axis of the disk with transmission at discrete wavelengths with a spectral difference between the maxima of the accelerating filters at 10 nm in the band from 880 nm to 1050 nm, an optical beam divider into two, one of which passes a cell with gasoline, an optical radiation detector, an analog-to-digital converter board and a computer to calculate the optical density of gasoline at each of 15 wavelengths IR range.

Однако данные способ и устройство обладают малой чувствительностью, так как оптическое излучение в ближней ИК-области слабо поглощается бензином вследствие того, что основные сильно поглощающие колебательные полосы поглощения углеводородов лежат в области 3,4 микрона, и при этом более слабое поглощение (на два-три порядка) на второй и третьей гармониках (обертонах) на длинах волн 1,7 и 1,2 микрона не входит в анализируемый спектральный состав зондирующего ИК-излучения. Малое поглощение бензином оптического излучения в ближней ИК-области спектра является причиной использования протяженных кювет, зондирования на большом числе длин волн и использования сложных методов обработки информационного сигнала.However, these method and device have low sensitivity, since the optical radiation in the near infrared region is weakly absorbed by gasoline due to the fact that the main strongly absorbing vibrational absorption bands of hydrocarbons lie in the region of 3.4 microns, while the absorption is weaker (by two three orders of magnitude) at the second and third harmonics (overtones) at wavelengths of 1.7 and 1.2 microns is not included in the analyzed spectral composition of the probe infrared radiation. The low absorption of optical radiation by gasoline in the near-infrared region of the spectrum causes the use of extended cuvettes, sounding at a large number of wavelengths, and the use of complex methods of processing the information signal.

Задачей изобретения является оперативный контроль октанового числа бензинов, простота анализа результатов измерения с повышением точности, компактность и мобильность устройства, потенциально его малая стоимость, взрывобезопасность.The objective of the invention is the operational control of the octane number of gasolines, ease of analysis of measurement results with increased accuracy, compactness and mobility of the device, its potential low cost, explosion safety.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения октанового числа бензинов, включающем зондирование оптическим излучением кюветы с бензином, детектирование прошедшего оптического излучения на выходе кюветы с помощью фотодетектора, определение коэффициента поглощения, согласно решению зондируют кювету оптическим пучком дальнего ультрафиолетового или фиолетового излучения с длиной волны из диапазона 370≤λ≤420 нм, измеряют интенсивность прошедшего излучения с пустой кюветой и наполненной анализируемым бензином, определяют оптическую плотность из следующего соотношения:The problem is solved in that in a method for determining the octane number of gasolines, including sensing the optical radiation of a cuvette with gasoline, detecting the transmitted optical radiation at the cuvette output using a photodetector, determining the absorption coefficient, according to the solution, probe the cuvette with an optical beam of far ultraviolet or violet radiation with a wavelength from the range 370≤λ≤420 nm, measure the intensity of the transmitted radiation with an empty cell and filled with the analyzed gasoline, determine optical density from the following ratio:

Figure 00000002
Figure 00000002

Dλ - оптическая плотность кюветы с анализируемым бензином;D λ is the optical density of the cell with the analyzed gasoline;

D - оптическая плотность пустой кюветы;D is the optical density of the empty cell;

(I0)λ - интенсивность входного излучения (при отсутствии кюветы) на длине волны λ;(I 0 ) λ is the intensity of the input radiation (in the absence of a cuvette) at a wavelength λ;

(Ii) - интенсивность излучения на длине волны длины λ, прошедшего пустую кювету;(I i ) is the radiation intensity at a wavelength of length λ that has passed through an empty cell;

(Ii)λ - интенсивность излучения на длине волны длины λ, прошедшего кювету, наполненную анализируемым бензином;(I i ) λ is the radiation intensity at a wavelength of length λ that has passed through a cuvette filled with analyzed gasoline;

(koil)λ - спектральный коэффициент поглощения бензина на длине волны λ;(k oil ) λ is the spectral absorption coefficient of gasoline at a wavelength λ;

L - толщина зондируемой кюветы.L is the thickness of the probed cell.

При этом октановое число определяют по калибровочной кривой, связывающей значения оптической плотности бензина или коэффициента поглощения с соответствующим значением октанового числа бензина.In this case, the octane number is determined by a calibration curve that relates the optical density of gasoline or the absorption coefficient with the corresponding value of the octane number of gasoline.

В устройстве для определения октанового числа бензинов, содержащем оптический излучатель, формирователь оптического пучка, зондируемую кювету с бензином, детектор прошедшего оптического излучения, измеритель интенсивности прошедшего оптического излучения на выходе кюветы, определитель коэффициента поглощения на основе аналого-цифрового преобразователя и процессора, согласно решению в качестве излучателя выбран светодиод или лазерный диод с длиной волны из диапазона 370≤λ≤420 нм, источник тока для питания которого выполнен со встроенным модулятором тока инжекции на фиксированной частоте в диапазоне, меньшем величины обратной постоянной времени светодиода или лазерного диода.In the device for determining the octane number of gasolines containing an optical emitter, an optical beam shaper, a probed cuvette with gasoline, a transmitted optical radiation detector, a transmitted optical radiation intensity meter at the output of the cuvette, an absorption coefficient determinant based on an analog-to-digital converter and processor, according to the solution in As the emitter, an LED or a laser diode with a wavelength from the range of 370≤λ≤420 nm is selected, the current source for which is supplied with power nym modulator injection current at a fixed frequency in the range of less than the reciprocal of the time constant of the LED or laser diode.

Изобретения поясняются чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа для определения октанового числа бензинов.Figure 1 presents a block diagram of a device for implementing the proposed method for determining the octane number of gasolines.

На фиг.2 представлены экспериментальные результаты по изменению коэффициента поглощения, а на фиг.3 - оптической плотности автомобильного бензина с различными октановыми числами при зондировании оптическим излучением в дальней ультрафиолетовой и фиолетовой области в диапазоне 380-420 нм (калибровочная кривая).Figure 2 presents the experimental results on the change in the absorption coefficient, and figure 3 - the optical density of gasoline with different octane numbers when probing with optical radiation in the far ultraviolet and violet region in the range of 380-420 nm (calibration curve).

Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:

1 - модулятор тока инжекции светодиода или лазерного диода на основе генератора низкочастотных гармонических или импульсных колебаний;1 - injection current modulator of an LED or laser diode based on a generator of low-frequency harmonic or pulsed oscillations;

2 - ультрафиолетовый или фиолетовый светодиод или лазерный диод с источником питания постоянного тока;2 - ultraviolet or violet LED or laser diode with a DC power source;

3 - формирователь зондирующего оптического пучка в виде микролинзы;3 - shaper of the probe optical beam in the form of a microlens;

4 - кювета с анализируемым бензином;4 - a cuvette with the analyzed gasoline;

5 - микролинза, фокусирующая прошедшее оптическое излучение на чувствительную площадку фотодиода;5 - microlens focusing the transmitted optical radiation on the sensitive area of the photodiode;

6 - детектор прошедшего оптического излучения в виде кремниевого фотодиода;6 - detector of transmitted optical radiation in the form of a silicon photodiode;

7 - определитель коэффициента поглощения или оптической плотности бензина на основе измерения переменной составляющей фототока детектора, пропорциональной прошедшему оптическому излучению, аналого-цифрового преобразователя и микропроцессора, для вычисления соответствующего октанового числа.7 is a determinant of the absorption coefficient or optical density of gasoline based on measuring the variable component of the detector photocurrent proportional to the transmitted optical radiation, an analog-to-digital converter, and a microprocessor to calculate the corresponding octane number.

Устройство для реализации предлагаемого способа состоит из низкочастотного генератора тока инжекции светодиода или лазерного диода 1 для модуляции тока инжекции светодиода или лазерного диода через разделительную емкость; дальнего ультрафиолетового или фиолетового диапазона (УФА) светодиода 2 или лазерного диода, соединенного с источником питания; формирователя оптического пучка 3, состоящего из микролинзы для просвечивания кюветы 4 из кварца или стекла с анализируемым бензином, микролинзы 5, которая фокусирует прошедшее кювету оптическое излучение на фоточувствительную поверхность фотодетектора из кремниевого фотодиода 6; электрический сигнал с выхода фотодетектора, пропорциональный переменной составляющей оптической мощности, измеряется с помощью аналого-цифрового преобразователя со встроенным микропроцессором 7, с помощью которого вычисляется оптическая плотность или коэффициент поглощения бензина, а из сравнения с калибровочной кривой определяется октановое число.A device for implementing the proposed method consists of a low-frequency injection current generator of an LED or laser diode 1 for modulating the injection current of an LED or laser diode through a separation capacitance; far ultraviolet or violet (UVA) LED 2 or a laser diode connected to a power source; an optical beam shaper 3, consisting of a microlens for shining through a cuvette 4 made of quartz or glass with analyzed gasoline, a microlens 5, which focuses the transmitted optical radiation onto the photosensitive surface of a photodetector made of a silicon photodiode 6; The electrical signal from the photodetector output, proportional to the variable component of optical power, is measured using an analog-to-digital converter with an integrated microprocessor 7, with which the optical density or absorption coefficient of gasoline is calculated, and the octane number is determined from a comparison with the calibration curve.

Способ осуществляется следующим образом. В полупроводниковом инжекционном светодиоде или лазерном диоде 2 устанавливают ток инжекции в рабочем диапазоне, с помощью генератора 1 производят импульсную 100% модуляцию тока инжекции в низкочастотной области и соответственно модуляцию оптической мощности светодиода или лазерного диода, с помощью микролинзы 3 формируют параллельный оптический пучок, просвечивающий кювету 4 с анализируемым бензином. Оптический пучок, прошедший кювету с бензином, фокусируется микролинзой 5 и детектируется с помощью фотодиода 6. На основе измерения переменной составляющей фототока, пропорциональной оптической интенсивности прошедшего излучения, с помощью аналого-цифрового преобразователя и микропроцессора 7 в соответствии с соотношением (1) определяется коэффициент поглощения или оптическая плотность, при этом предварительно на этапе калибровки определяется уровень входного оптического излучения, т.е измерения при отсутствии кюветы, уровень прошедшего оптического излучения, когда кювета пустая и наполненная анализируемым бензином, а далее вычисляется октановое число, используя калибровочную кривую.The method is as follows. In the semiconductor injection LED or laser diode 2, the injection current is set in the operating range, using the generator 1, pulsed 100% modulation of the injection current in the low-frequency region and, accordingly, modulation of the optical power of the LED or laser diode, using a microlens 3 form a parallel optical beam, translucent cuvette 4 with analyzed gasoline. An optical beam that has passed through a gasoline cuvette is focused by a microlens 5 and detected using photodiode 6. Based on the measurement of the variable component of the photocurrent proportional to the optical intensity of the transmitted radiation, the absorption coefficient is determined using an analog-to-digital converter and microprocessor 7 in accordance with relation (1) or optical density, at the same time, at the calibration stage, the level of input optical radiation is determined, i.e., measurements in the absence of a cuvette, the level is simpler Sheha optical radiation when the cuvette empty and filled analyte gasoline octane number and more calculated using a calibration curve.

При зондирующей оптической мощности порядка мВт и использовании режима модуляции тока инжекции устройство позволяет измерить оптическую плотность до 4 или коэффициент поглощения 40 дБ, в то время как при толщине кюветы в 1 см типичное значение коэффициента поглощения составляет 25 дБ (соответствующая оптическая плотность 2,5) на длине волны УФА-диапазона 380 нм для бензина с октановым числом 92. При этом для прототипа коэффициент поглощения в ближнем ИК-диапазоне составляет менее 1-2 дБ при толщине зондируемой кюветы 5 см.With a probe optical power of the order of mW and the use of an injection current modulation mode, the device allows measuring optical density up to 4 or an absorption coefficient of 40 dB, while at a cell thickness of 1 cm the typical value of the absorption coefficient is 25 dB (corresponding optical density 2.5) at a wavelength of the UVA range of 380 nm for gasoline with an octane rating of 92. Moreover, for the prototype, the absorption coefficient in the near infrared range is less than 1-2 dB with a probe thickness of 5 cm.

Так как для питания светодиодов или лазерных диодов необходимы токи в десятки мА при напряжении 2-3 вольта, при этом используются низковольтные аккумуляторы, и устройство обладает необходимым уровнем взрывобезопасности.Since currents of tens of mA at a voltage of 2-3 volts are needed to power LEDs or laser diodes, low-voltage batteries are used, and the device has the necessary level of explosion safety.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность, вследствие диагностики поглощения бензина в ультрафиолетовой области спектра, обладает простотой анализа результатов измерения по сравнению с прототипом. Устройство обладает мобильностью, компактностью, взрывобезопасностью. Стоимость светодиодов в дальнем УФА-диапазоне составляет менее 10 $, поэтому устройство, реализующие этот способ, потенциально обладает стоимостью существенно меньшей, чем известные измерители октановых чисел, например Октаномер CAT-1100 (Институт химии нефти СО РАН) стоимостью 1000 $ и зарубежные измерители стоимостью 12-15 тысяч долларов.Thus, the proposed method improves accuracy, due to the diagnosis of absorption of gasoline in the ultraviolet region of the spectrum, has the simplicity of the analysis of the measurement results in comparison with the prototype. The device has mobility, compactness, explosion safety. The cost of LEDs in the far UVA range is less than $ 10, therefore, a device that implements this method potentially has a cost significantly lower than well-known octane number meters, for example, the CAT-1100 Octanometer (Institute of Petroleum Chemistry SB RAS) costing $ 1,000 and foreign meters costing 12-15 thousand dollars.

Claims (2)

1. Способ определения октанового числа бензинов, включающий зондирование оптическим излучением кюветы с бензином, измерение интенсивности прошедшего оптического излучения на выходе кюветы, определение коэффициента поглощения, отличающийся тем, что зондируют кювету оптическим пучком излучения дальнего ультрафиолетового или фиолетового диапазона с длиной волны 370≤λ≤420 нм, измеряют интенсивность прошедшего излучения при зондировании пустой кюветы и наполненной анализируемым бензином, определяют оптическую плотность из следующего соотношения:1. A method for determining the octane number of gasolines, including sensing the optical radiation of a gas cell with a gasoline, measuring the intensity of transmitted optical radiation at the output of the cell, determining the absorption coefficient, characterized in that the cell is probed with an optical beam of far ultraviolet or violet radiation with a wavelength of 370≤λ≤ 420 nm, measure the intensity of the transmitted radiation when probing an empty cell and filled with the analyzed gasoline, determine the optical density from the following relations:
Figure 00000003
Figure 00000003
где Dλ - оптическая плотность кюветы с анализируемым бензином;where D λ is the optical density of the cell with the analyzed gasoline; D - оптическая плотность пустой кюветы;D is the optical density of the empty cell; (I0)λ - интенсивность входного излучения (при отсутствии кюветы) на длине волны λ;(I 0 ) λ is the intensity of the input radiation (in the absence of a cuvette) at a wavelength λ; (Ii) - интенсивность излучения на длине волны длины λ, прошедшего пустую кювету;(I i ) is the radiation intensity at a wavelength of length λ that has passed through an empty cell; (Ii)λ - интенсивность излучения на длине волны длины λ, прошедшего кювету, наполненную анализируемым бензином;(I i ) λ is the radiation intensity at a wavelength of length λ that has passed through a cuvette filled with analyzed gasoline; (k0il)λ - спектральный коэффициент поглощения бензина на длине волны λ;(k 0il ) λ is the spectral absorption coefficient of gasoline at a wavelength λ; L - толщина зондируемой кюветы,L is the thickness of the probed cell, при этом октановое число определяют по калибровочной кривой, связывающей значения оптической плотности бензина с соответствующим значением октанового числа бензина.in this case, the octane number is determined by a calibration curve connecting the optical density of gasoline with the corresponding octane number of gasoline.
2. Устройство для определения октанового числа бензинов, содержащее оптический излучатель, формирователь оптического пучка, зондируемую кювету с бензином, детектор прошедшего оптического излучения, измеритель интенсивности прошедшего оптического излучения на выходе кюветы, определитель коэффициента поглощения на основе аналого-цифрового преобразователя и процессора, отличающееся тем, что в качестве излучателя выбран светодиод или лазерный диод с длиной волны 370≤λ≤420 нм, а источник тока инжекции для питания излучателя выполнен со встроенным модулятором тока.2. A device for determining the octane number of gasolines, containing an optical emitter, an optical beam shaper, a probed cuvette with gasoline, a transmitted optical radiation detector, a transmitted optical radiation intensity meter at the output of the cuvette, an absorption coefficient determinant based on an analog-to-digital converter and a processor, characterized in that an LED or a laser diode with a wavelength of 370≤λ≤420 nm is selected as the emitter, and the injection current source for powering the emitter is made with Swarming modulator current.
RU2007111780/28A 2007-04-02 2007-04-02 Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method RU2331058C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007111780/28A RU2331058C1 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007111780/28A RU2331058C1 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2331058C1 true RU2331058C1 (en) 2008-08-10

Family

ID=39746473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007111780/28A RU2331058C1 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331058C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526052C2 (en) * 2009-04-30 2014-08-20 Рено С.А.С. Adaptation of engine to fuel octane number by conversion of fuel identified octane number
RU2527057C2 (en) * 2009-04-30 2014-08-27 Рено С.А.С. Adaptation of engine to fuel octane number by conversion of fuel identified octane number
RU2568330C2 (en) * 2014-04-22 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") Method for identification of petroleum components and determination of its composition in real time mode
RU212524U1 (en) * 2022-03-29 2022-07-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Suspension absorbance meter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526052C2 (en) * 2009-04-30 2014-08-20 Рено С.А.С. Adaptation of engine to fuel octane number by conversion of fuel identified octane number
RU2527057C2 (en) * 2009-04-30 2014-08-27 Рено С.А.С. Adaptation of engine to fuel octane number by conversion of fuel identified octane number
RU2568330C2 (en) * 2014-04-22 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") Method for identification of petroleum components and determination of its composition in real time mode
RU212524U1 (en) * 2022-03-29 2022-07-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Suspension absorbance meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109983338B (en) Measurement of Hydrocarbon Fuel gas composition and Properties
CN101706307B (en) Transmission spectra based method and device for detecting oil product interfaces in oil pipelines
US5139334A (en) Hydrocarbon analysis based on low resolution raman spectral analysis
US9778172B2 (en) Pulse width modulation of continuum sources for determination of chemical composition
CN103852164B (en) A kind of method obtaining light source light spectrum
US20020113961A1 (en) Development of a compact raman spectrometer for detecting product interfaces in a flow path
RU2331058C1 (en) Method of evaluation of benzine octane number and device for application of this method
US20100141949A1 (en) Measuring of fuel composition by using laser
CN103512862B (en) A kind of optics micro-fluidic chip and method of testing based on signal differential detection
US5640245A (en) Spectroscopic method with double modulation
US9157793B2 (en) Pulse width modulation of continuum sources for determination of chemical composition
Wang et al. Method of adaptive wide dynamic range gas concentration detection based on optimized direct absorption spectroscopy
RU2325631C1 (en) Method of compounds concentration detection for trolly mixture
CN106483099A (en) Optical biosensor based on tunable filter and Michelson's interferometer cascade
RU2654836C1 (en) Device and method of the octane number determination and impurity of impurities in gasoline with ultrasound diagnostics
US20210310946A1 (en) System and Method of Measuring Contaminants in a Substantially Translucent Material, Such as Water
RU2227320C2 (en) Method for measuring quality characteristics of oil products
JP2021179434A (en) Millimeter-wave and ultrasound sensors
RU172097U1 (en) PHOTOMETRIC DEVICE FOR RECOGNITION OF MULTICOMPONENT IMPURITIES OF OIL PRODUCTS IN WATER
RU2678989C1 (en) Commercial gasoline octane number current control method in the process of their production
CN112432920A (en) Transmission-reflection type temperature sensing near-infrared probe measuring system
Fontana et al. Feasibility of the modulation spectroscopy technique for dissolved gas analysis of insulating oils of high voltage transformers
KR20000030689A (en) Simultaneous evaluation method of physical properties of diesel fuel oil using near-infrared absorption spectra
RU2187092C1 (en) Method of check of quality of petroleum products, fuels and lubricants
CN115343233B (en) Real-time measurement method and device for trace gas concentration on open path

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130403