RU2561241C1 - Устройство для оперативного контроля качества бензина - Google Patents
Устройство для оперативного контроля качества бензина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561241C1 RU2561241C1 RU2014120080/28A RU2014120080A RU2561241C1 RU 2561241 C1 RU2561241 C1 RU 2561241C1 RU 2014120080/28 A RU2014120080/28 A RU 2014120080/28A RU 2014120080 A RU2014120080 A RU 2014120080A RU 2561241 C1 RU2561241 C1 RU 2561241C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- gasoline
- capacitive sensor
- output
- data processing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение может использоваться для экспресс-контроля соответствия качества исследуемого бензина параметрам эталонного образца. Устройство для оперативного контроля октанового числа бензинов содержит автономный блок питания, основной емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу цифрового индикатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока обработки данных, при этом в устройство введен дополнительный емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина, соединенный с одним из входов измерителя разности двух емкостей, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя. Изобретение обеспечивает повышение достоверности оперативного контроля качества бензина и чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, может использоваться для экспресс-контроля соответствия качества исследуемого бензина параметрам эталонного образца.
Известно устройство для оперативного измерения октанового числа бензинов [патент РФ №2206085, МПК G01N 27/22], содержащее емкостной датчик, подключенный к входу первого RC-генератора, выход которого подключен к первому входу устройства обработки и индикации данных, резистивный датчик температуры, подключенный к входу второго RC-генератора, выход которого подключен к второму входу устройства обработки и индикации данных.
Недостатком устройства является низкая чувствительность и отсутствие учета влияния проводимости контролируемого горючего на результат измерения.
Известно устройство для определения октанового числа автомобильного бензина [патент РФ №2240548, МПК G01N 27/22], содержащее емкостный датчик и датчик температуры пробы бензина, генератор, соединенный с емкостным датчиком через одну из первичных полуобмоток дифференциального трансформатора, вторая полуобмотка соединена с опорным конденсатором, выход генератора подключен к входу первого канала многоканального аналого-цифрового преобразователя, к входу его второго канала подключена вторичная обмотка дифференциального трансформатора, к третьему каналу преобразователя подключен датчик температуры, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к блоку обработки данных.
Недостатком устройства является сложность алгоритма определения октанового числа автомобильного бензина, основанного на использовании нейронных сетей, отсутствие информации о проводимости бензина, существенно влияющего на его качество.
Известен прибор для экспресс-контроля качества автомобильного бензина [патент РФ №2287811, МПК G01N 27/22], содержащий емкостный датчик, автогенератор, детектор информационного сигнала, блок цифровой индикации, усилители с порогом усиления по входному сигналу, сумматор, резистор с масштабирующим усилителем и переключатель режимов.
Достоинством прибора является возможность учета влияния на качество бензина его электропроводности.
Недостатком устройства является сложность алгоритма вычисления показателя качества бензина и сложность схемотехнического решения, что затрудняет возможность обеспечения высокой точности измерения.
Известно устройство [патент РФ №2460065, МПК G01N 27/22], содержащее емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, датчик температуры, два генератора, вход одного из них соединен с емкостным датчиком, вход второго соединен с датчиком температуры, блок обработки данных, два входа которого подключены соответственно к выходам первого и второго генераторов, а выход блока обработки данных соединен с блоком сопряжения и цифровым индикатором, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с третьим входом блока обработки данных, а вход аналого-цифрового преобразователя соединен с дополнительным выходом первого генератора.
Достоинством устройства является учет влияния на качество бензина его электропроводности.
Недостатками устройства являются:
- низкая достоверность оценки качества контролируемого бензина, обусловленная использованием в качестве эталона математической модели, представленной набором калибровочных характеристик, которые принципиально не могут полностью описать все особенности параметров горючего и их зависимость от различных присадок и факторов внешней среды;
- сложность создания и обновления математической модели всех марок горючего, представляемых таблицами калибровочных характеристик, таблицами поправочных коэффициентов на температуру и на проводимости бензина, определяемые достаточно сложными математическими зависимостями.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство экспрессного контроля октанового числа бензина [полезная модель РФ №132206, МПК G01N 27/22], содержащее автономный блок питания, емкостной датчик и датчик температуры, конструктивно совмещенные с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу блока сопряжения и цифровому индикатору, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с одним из входов блока обработки данных, первый генератор, к входу которого подключен емкостной датчик, а выход подключен к первому входу блока вычитания частот и через аналого-цифровой преобразователь ко второму входу блока обработки данных, кварцевый генератор, выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, второй генератор, к входу которого подключен датчик температуры, а его выход подключен к одному из входов блока обработки данных.
Достоинством устройства является учет влияния на качество бензина его электропроводности и повышение его чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива.
Недостатками устройства являются:
- низкая достоверность оценки качества контролируемого бензина, обусловленная использованием в качестве эталона математической модели, представленной набором калибровочных характеристик, которые принципиально не могут полностью описать все особенности параметров горючего и их зависимость от различных присадок и факторов внешней среды;
- сложность создания и обновления математической модели всех марок горючего, представляемых таблицами калибровочных характеристик, таблицами поправочных коэффициентов на температуру и на проводимости бензина, определяемые достаточно сложными математическими зависимостями;
- невозможность оптимально повысить чувствительность к диэлектрическим свойствам топлива за счет выделения разности частоты генератора, во времязадающей цепи которого включен емкостной датчик, и частоты кварцевого генератора.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, заключается в повышении достоверности оперативного контроля качества бензина и оптимальном повышении чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива.
Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее автономный блок питания, основной емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу блока сопряжения и цифровому индикатору, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока обработки данных, введен дополнительный емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина, соединенный с одним из входов измерителя разности двух емкостей, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства.
Устройство содержит автономный блок питания 1, основной емкостной датчик 2, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина 3, аналого-цифровой преобразователь 4, выход которого соединен с блоком обработки данных 5, выходы которого подключены к цифровому индикатору 6, дополнительный емкостной датчик 7, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина 8, выход которого соединен с одним из входов измерителя разности двух емкостей 9, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком 2, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 4.
Устройство работает следующим образом: предварительно очищенные пробоотборники 3, 8 с емкостными датчиками 2, 7 заполняют соответственно контролируемым и эталонным бензином.
При этом емкость основного емкостного датчика 2 CX будет пропорциональна диэлектрической проницаемости контролируемого бензина εХ, а емкость дополнительного датчика 8 СЭ пропорциональна диэлектрической проницаемости эталонного бензина εЭ.
Сигналы с обоих датчиков поступают на входы измерителя разности двух емкостей 9. В качестве измерителя разности емкостей, например, можно использовать микросхему CAV424 фирмы Analog Microelectronics, которая осуществляет преобразование разности двух емкостей, подключенных к ее входам, в напряжение постоянного тока, или другое устройство аналогичного назначения [патент РФ №2156472].
Полученный сигнал с выхода измерителя 9 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой код с выхода которого поступает в блок обработки данных 5, который в форме процентного отклонения (ΔС/СЭ)% выдает информацию на цифровой индикатор 6 без сложной математической обработки результатов измерения и использования градуировочных и калибровочных таблиц.
Сравнение качества двух образцов горючего, находящихся в одинаковых условиях, позволяет автоматически учесть не только температурное изменение диэлектрической проницаемости, но и других факторов внешней среды и наличие присадок, влияющих как на диэлектрическую проницаемость, так и на проводимость бензина.
Так, например, при использовании в качестве измерителя разности двух емкостей устройства [патент РФ №2156472] формируемое на его выходе напряжение пропорционально разности времязадающих цепей R1C1 и R2C2 двух одновибраторов (С1=СЭ, С2=СХ, , ; - проводимость контролируемого бензина, - проводимость эталонного бензина, R0 - базовое значение сопротивления времязадающих цепей одновибраторов). Уровень получаемого сигнала пропорционален совокупному параметру, зависящему как от изменения диэлектрической проницаемости бензина, определяющегося разностью ΔС=СХ-СЭ, так и отклонения ΔR=R2-R1, определяемого разностью проводимостей контролируемого и эталонного бензинов. Таким образом, при полном совпадении качества контролируемого бензина и качества эталонного бензина: ΔС=0, ΔR=0, и это условие сохранится при всех изменениях температуры. В то же время отклонение любого параметра контролируемого бензина от измеряемого параметра эталонного бензина приведет к пропорциональному изменению величин ΔС и (или) ΔR.
Повышение чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива достигается оптимизацией уровня сигнала, преобразуемого аналого-цифровым преобразователем для дальнейшего анализа устройством обработки данных.
Под чувствительностью к диэлектрическим свойствам топлива понимают минимальное приращение диэлектрической проницаемости топлива ΔεMIN, которое способно определить измерительное устройство.
Уровень требуемой чувствительности определяет требования к эффективной разрешающей способности аналого-цифрового преобразователя.
Для большинства сортов горючего показатели диэлектрической проницаемости различаются во втором, третьем знаке после запятой. Так, отличие диэлектрической проницаемости бензинов А92 (ε=2,60) и А95 (ε=2,67) при температуре 20° составляет всего ΔεMAX=0,07. Чтобы зафиксировать это отличие с погрешностью не более 1% необходимо обеспечить чувствительность ΔεMIN≤0,0007.
Для устройств, основанных на преобразовании полного значения измеряемой емкости датчика контролируемого бензина, требуемая чувствительность будет обеспечена при эффективной разрешающей способности аналого-цифрового преобразователя (АЦП) N, определяемой соотношением
где εMAX - максимально возможное значение диэлектрической проницаемости всех контролируемых марок бензина при самых неблагоприятных внешних факторах, ΔεMIN - требуемая чувствительность, n - разрядность АЦП с эффективной разрешающей способностью N.
Если принять за значение εMAX=2,97 (диэлектрическая проницаемость бензина А95 при температуре 40°), то в соответствии с (1) N≥4235, n≥14.
В прототипе повышение чувствительности достигнуто за счет того, что преобразованию подвергается разностное значение ΔεMAX, определяемое разностью частоты генератора, во времязадаюшую цепь которого включена емкость датчика, и частоты кварцевого генератора. В этом случае будет справедливо выражение
Выбор величины ΔεMAX должен учитывать разброс значений диэлектрической проницаемости для всех марок контролируемого бензина, лежащий в пределах ΔεМАХ≈0,7. В этом случае, в соответствии с (2), получим требование N≥1000, т.е. обеспечивается заданная чувствительность при примерно четырехкратном снижении требований к разрешающей способности АЦП. Расчеты авторов прототипа подтверждают эти выводы.
В предлагаемом устройстве значение ΔεMAX определяется как разность диэлектрических проницаемостей контролируемого бензина и бензина выбранной марки. Следовательно, выбор значения ΔεMAX определяется допустимым отклонением диэлектрической проницаемости в пределах выбранной марки, которая не может быть больше минимального отличия диэлектрической проницаемости бензина другой марки. Как было показано выше, это отличие лежит в пределах ΔεMAX≈0,07. При этом в соответствии с выражением (2) заданная чувствительность обеспечивается при N≥100, т.е при одинаковой эффективной разрешающей способности аналого-цифрового преобразования в предлагаемом устройстве чувствительность к диэлектрическим свойствам топлива по сравнению с прототипом может быть увеличена почти на порядок.
Claims (1)
- Устройство для оперативного контроля октанового числа бензинов, содержащее автономный блок питания, основной емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника контролируемого бензина, блок обработки данных, выход которого подключен к входу цифрового индикатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока обработки данных, отличающееся тем, что введен дополнительный емкостной датчик, конструктивно совмещенный с камерой пробоотборника эталонного бензина, соединенный с одним из входов измерителя разности двух емкостей, второй вход которого соединен с основным емкостным датчиком, а его выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120080/28A RU2561241C1 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Устройство для оперативного контроля качества бензина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120080/28A RU2561241C1 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Устройство для оперативного контроля качества бензина |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561241C1 true RU2561241C1 (ru) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120080/28A RU2561241C1 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Устройство для оперативного контроля качества бензина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561241C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU26134U1 (ru) * | 2002-06-05 | 2002-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ТРИАЛ" | Устройство для определения октанового числа автомобильных бензинов |
RU2207557C1 (ru) * | 2001-11-27 | 2003-06-27 | Астапов Владислав Николаевич | Устройство для измерения октанового числа бензина |
RU2307347C1 (ru) * | 2006-07-17 | 2007-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Прибор для индикации октанового числа автомобильных бензинов |
CN201569638U (zh) * | 2009-12-17 | 2010-09-01 | 长春市大周电子技术有限公司 | 汽油辛烷值测试仪 |
RU2460065C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-08-27 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Устройство для измерения октанового числа бензинов |
RU132206U1 (ru) * | 2013-05-21 | 2013-09-10 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина |
-
2014
- 2014-05-19 RU RU2014120080/28A patent/RU2561241C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2207557C1 (ru) * | 2001-11-27 | 2003-06-27 | Астапов Владислав Николаевич | Устройство для измерения октанового числа бензина |
RU26134U1 (ru) * | 2002-06-05 | 2002-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ТРИАЛ" | Устройство для определения октанового числа автомобильных бензинов |
RU2307347C1 (ru) * | 2006-07-17 | 2007-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Прибор для индикации октанового числа автомобильных бензинов |
CN201569638U (zh) * | 2009-12-17 | 2010-09-01 | 长春市大周电子技术有限公司 | 汽油辛烷值测试仪 |
RU2460065C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-08-27 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Устройство для измерения октанового числа бензинов |
RU132206U1 (ru) * | 2013-05-21 | 2013-09-10 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ATE544074T1 (de) | Messung einer flüssigkeit mit eine kapazitive uberwachung | |
Tejaswini et al. | A capacitive-coupled noncontact probe for the measurement of conductivity of liquids | |
AU2016295890A1 (en) | System for measuring the voltage of a busbar | |
RU2561241C1 (ru) | Устройство для оперативного контроля качества бензина | |
RU2658539C1 (ru) | Устройство для измерения электрофизических параметров нефти и ее компонентов | |
US9835574B2 (en) | Gas measurement device and measurement method thereof | |
RU2386959C1 (ru) | Способ определения содержания воды и суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов в нефти или нефтепродуктах | |
RU2506571C1 (ru) | Способ измерения показателей качества нефтепродуктов | |
US3593118A (en) | Apparatus for measuring the electrical conductivity of liquids having dielectric-faced electrodes | |
Lage et al. | Bench system for iron ore moisture measurement | |
Aslam et al. | Differential capacitive sensor based interface circuit design for accurate measurement of water content in crude oil | |
Tejaswini et al. | An auto-balancing signal conditioning scheme for non-contact measurement of conductivity of water | |
Boshenyatov et al. | A method for measuring small-amplitude waves on a water surface | |
RU2287811C1 (ru) | Прибор для экспресс-контроля качества автомобильного бензина | |
CN208537465U (zh) | 一种沥青混凝土含水率检测装置 | |
RU2377552C2 (ru) | Устройство для измерения влажности | |
RU2380695C1 (ru) | Бортовое устройство для измерения октанового числа бензинов | |
RU2354980C2 (ru) | Способ определения диэлектрической постоянной диэлектрического продукта | |
RU2365909C2 (ru) | Солемер | |
RU2113694C1 (ru) | Устройство для измерения уровня электропроводящих сред | |
Narayana et al. | Design and development of improved linearized network based liquid level transmitter | |
US11480536B2 (en) | Method and sensor for determining the permittivity of a cell population | |
Anpat et al. | Liquid dielectric constant measurement techniques | |
RU2499232C1 (ru) | Устройство для измерения уровня диэлектрического вещества | |
Vorotnikov et al. | Agricultural products moisture content measurement error estimation with the use of a four-element capacitive sensor model |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160520 |