RU8807U1 - Устройство для определения концентрации компонентов в многокомпонентных системах - Google Patents

Abstract

1. Устройство для определения концентрации компонентов в многокомпонентных системах, содержащее источник света, световод, фотоприемник, усилитель и блок индикации, отличающееся тем, что оно снабжено термодатчиком, генератором, вторым усилителем, двумя АЦП, блоком обработки, блоком управления, причем световод и термодатчик располагаются в контролируемом растворе, световод одним концом соединен с источником света, а другим концом - с входом фотоприемника, выход которого через последовательно соединенные первый усилитель и первый АЦП включен на первый вход блока обработки, на второй вход которого через последовательно соединенные второй усилитель и второй АЦП подключен выход термодатчика, на третий вход блока обработки включен блок управления, первый выход блока обработки включен на вход генератора, выход которого подключен к источнику света, а второй выход блока обработки подключен к блоку индикации.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конструктивно оно выполнено из двух узлов, соединенных линией связи, причем узел оптико-электронного датчика включает в себя световод, термодатчик, источник света, фотоприемник, генератор, два усилителя, два АЦП и часть блока обработки, задающую режим работы световода и обрабатывающую сигналы фотоприемника и термодатчика, а узел пульта управления и индикации включает в себя блок управления, блок индикации и часть блока обработки, отображающую поступающие сигналы и преобразующую их для дальнейшего использования в системе автоматического измерения и организации технологического процесса.

Description

Техническое решение относится к измерительной технике,в частности- к устройствам оптического анализа многокомпонентных растворов, и может быть использовано для измерения концентрации сухих веществ в жидких средах как с открытой поверхностью,так и в технологических трубопроводах.Устройство может осуществлять контроль концентрации сухих веществ на различных этапах технологического процесса производства сахара,молочных продуктов,кондитерских изделий,алкогольных и безалкогольных напитков.Кроме того- предлагаемое устройство может использоваться для экспресс-определения марки бензинов,их смесей,керосина,дизельного топлива и других нефтепродуктов.

Известно устройство по патенту РФ №2008651 для автоматического измерения концентрации,в котором эталонная кювета.имеющая равномерно увеличивающуюся по ее длине оптическую плотность,установлена с возм.ожностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях поперек оптической оси устройства и механически

связана с двумя электродвигателями,Такое техническое решение позволяет повысить точность измерений,но эффективность использования устройства снижается за счет его кинематической сложности

Известен способ и несодержащее кинематических связей устройство на его основе (патент РФ №2041 2) для измерения концентрации веществ, например, нефтепродуктов в воде.Устройство содержит преобразователЙ1еэлектрической величины в электрическую и генератор помехи,включенные через сумматор и аналого-цифровой преобразователь на вход микро-ЭВМ с индикатором,Увеличение точности измерений в устройстве достигается за счет гого,что после преобразования неэлектрической величины в электрическое напряжение это напряжение смешивают со специально генерируемой помехой небольшой величины, затем суммарный сигнал периодически преобразуют в код,производят необходимые вычисления,результат вычислений подвергают цифровой фильтрации нижних частот с повышенной разрядностью вычислений и отфильтрованный результат выводят на индикацию.Однако точность объективного измерения концентрации этим устройством является недостаточной.

Известен также способ (авт.св.СССР 1 1824580) и устройства на его основе для определения коэффициента перенасыщенности сахаросодержащих растворов,где в качестве контролирующего параметра иополь зуют диэлектрическую проницаемость раст10ра,при этом коэффициент пересыщенности определяют как функцию относительной диэлектричес- кой проницаемости и температуры с помощью математической модели.

Наиболее близким по своему техническому решению к заявляемому устройству является устройство по патенту РФ 2003974 для автоматического определения концентрации компонентов в многокомпонентных системах,таких,например,как молоко.Это устройство реализуется в виде компактного прибора для измерений,встраиваемого в любую технологическую цепочку.Ус тройство содержит источник света и основной фотоприемник,соединенный световодом с зондом,изме--рительная часть которого располагается в контролируемом растворе. Световодом с зондом соединен также источник света,к которому одновременно дополнительным световодом подключен дополнительный фотоприемник, выход которого через последовательно соединенные эле« мент сравнения и модулятор включен на вход источника света.Выход основного фотоприемника через последовательно соединенные фильтр, усилитель и детектор подключен к блоку индикации. Недостатком данного устройства,как и всех перечисленных выше, является ограничение функциональных возможностей,так как каждое из них ориентировано для измерения концентраций определенного

класса компонентов растворов.

Задачей заявляемого устройства является расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем,что устройство,содержащее источник света, световод,фотоприемник,усилитель и блок индикации,дополнительно снабжено термодатчиком,генератором,вторым усилителем,двумя аналого-цифровыми преобразователями (АЦП),блоком обработки,блоком управления,причем световод и термодатчик располагаются в контролируемом растворе,световод одним концом соединен с источником света,а другим концом - с входом фотоприемника,выход которого через последовательно соединенные первый усилитель и первый АЦП включен на первый вход блока обработки,на второй вход которого через последовательно соединенные второй усилитель и второй АЦП подключен выход термодатчика,на третий вход блока обработки

включен блок управления,первый выход блока обработки включен на на вход генератора,выход которого подключен к источнику света, второй выход блока обработки подключен к блоку индикации.

Заявляемая совокупность элементов и связей позволяет достичь поставленную цель за счет возможности идентификации всего многообразия параметров многокомпонентных систем,массив сочетаний кото« рых достаточно просто закладывается в блок обработки.

При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков,отличающих заявляемый объект,не была выявлена.Данное решение отличается от известных.

Так как заявляемое решение может быть реализовано на современных радиокомпонентах и материалах,то оно является промышленно применимым.

Представленный на фигуре чертеж поясняет суть устройства.Здесь обозначено:

1 световод,

2 контролируемый раствор,

3- термодатчик,

4- источник света,

5- фотоприемник,

6 генератор, 7,ё - усилители, 9,10 - АЦП,

11 блок обработки,

12- блок управления,

13- блок индикации,

14« блок последовательного интерфейса,

16« оптико-электронный датчик,

17- пульт управления и индикации.

Устройство содержит световод I,располагаемый в контролируемом растворе 2,i котором также размещается термодатчик 3,Световод I соединен одним концом с источником света 4,а другим концом - с входом фотоприемника 5.Источник света 4 включен на выход генератора б.Выходы фотоприемника 5 и термодатчика 3 включены соответственно на входы усилителей 7 и 8,Быходы усилителей 7 и 8 подключены соответственно к входам АЦП 9 и 10,Выходы АЦП 9 и 10 подсоединены к двум входам блока II. обработки,на еще один вход которого включен блок 12 управления. Один из выходов блока II. подключен к входу генератора б,другой « к блоку 13 индикации. Еще два выхода блока II подключены соответственно к блоку 14 последовательного интерфейса и к блоку 15 аналогового интерфейса.

Работает устройство следующим образом,Блок II задает режим работы генератора б,который,в свою очередь,с заданной частотой и скважностью включает источник 4 света,Световой поток от источника 4 света проходит по световоду I,частично поглощаясь и рассеиваясь на переходе сред световод-жидкость,а частично принимаясь фотоприемником 5,При этом уровень сигнала,принимаемого фотоприемником 5,зависит от концентрации сухих веществ в контролируемом растворе 2,Сигнал от фотоприемника 5 поступает на вход усилителя 7,в котором усиливается,а затем подается на вход АЦП 9,с выхода которого i цифровом виде поступает на один из входов блока II обработки,С термодатчика 3 сигнал,уровень которого зависит от текущей температуры контролируемого раствора 2,усиливается усилителем 8 и подается на вход АЦП 10,где преобразовывается, а затем в цифровом виде подается на другой вход блока II, В

блоке II осуществляется обработка данных от фотоприемника 5 и термодатчика 3,их преобразование и идентификация со значениями концентрации сухих веществ в контролируемом растворе 2.Значения концентрации отображаются в блоке 13 индикации,Режимы работы блока II устанавливаются с помощью блока 12 управления,выход которого соединен с еще одним из входов блока II,На внешние устройства,та кие как регистраторы,ПЭВМ,а также аппаратура управления технологическими процессами,сигналы о данных концентрации поступают с блока II через блок 14 последовательного интерфейса и блок 15 аналогового интерфейса,которые своими входами подклрочены соответственно к еше двум выходам блока II,

Конструктивно,с целью удобства монтажа и эксплуатации,калибровки измерительных элементов,взаимозаменяемости и организации параллельных каналов измерений,устройство выполняется из оптико-электронного датчика 16 и соединенного с ним кабельной линией связи пульта 17 управления и индикации.В конструктив датчика 16 входят световод I, термодатчик 3,источник 4 света,фотоприемник 5,генератор б, усилители 7 и 8,АЦП 9 и 10 и часть II- блока II,задающая режим работы световода I и обрабатывающая сигналы фотоприемника 5 и термодатчикаЗ,Конструктив пульта 17 управления и индикации содержит в себе блок 12 управления,блок 13 индикации и часть II-2 блока II, которая отображает поступающие сигналы и преобразует их для дальнейшего использования в системе автоматического измерения и организации технологического процесса.Сюда же могут входать блок14 последовательного интерфейса и блок 15 аналогового интерфейса.

Предлагаемое устройство реализовано (рефрактометр световодный автоматический PCA-I) на свето- и фотодиодах,терморезисторах,микросборках и микропроцессорах и показало высокую точность измереНИИ и эффектизность использования его для.измерения концентраций большого спектра контролируемых растворов.Устройство отличается оперативностью.получения данных,работает в непрерывном автоматиче ском режиме,не требует высокой квалификации обслуживающих опера торов; наличие в устройстве цифрового и аналогового интерфейсов позволяет включать его в контур автоматического управления любыми технологическими процессами; устройство компактно и портативно

Claims (2)

1. Устройство для определения концентрации компонентов в многокомпонентных системах, содержащее источник света, световод, фотоприемник, усилитель и блок индикации, отличающееся тем, что оно снабжено термодатчиком, генератором, вторым усилителем, двумя АЦП, блоком обработки, блоком управления, причем световод и термодатчик располагаются в контролируемом растворе, световод одним концом соединен с источником света, а другим концом - с входом фотоприемника, выход которого через последовательно соединенные первый усилитель и первый АЦП включен на первый вход блока обработки, на второй вход которого через последовательно соединенные второй усилитель и второй АЦП подключен выход термодатчика, на третий вход блока обработки включен блок управления, первый выход блока обработки включен на вход генератора, выход которого подключен к источнику света, а второй выход блока обработки подключен к блоку индикации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конструктивно оно выполнено из двух узлов, соединенных линией связи, причем узел оптико-электронного датчика включает в себя световод, термодатчик, источник света, фотоприемник, генератор, два усилителя, два АЦП и часть блока обработки, задающую режим работы световода и обрабатывающую сигналы фотоприемника и термодатчика, а узел пульта управления и индикации включает в себя блок управления, блок индикации и часть блока обработки, отображающую поступающие сигналы и преобразующую их для дальнейшего использования в системе автоматического измерения и организации технологического процесса.