SU1283638A1 - Способ контрол параметров дисперсных твердых,сыпучих и жидких материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области неразрушающего физического контрол  и может быть использовано дл  послойного определени  физических характеристик веществ. Цель изобретени  - улучшение точностных и физических характеристик, что достигаетс  новой процедурой измерени . Дл  определени  по амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиках частот- ных диапазонов, соответствующих участку плоской фазочастотной характеристике , а также зоне дисперсии, производитс  разбиение каждого диапазона на N-1 фиксированньк интервалов. На датчик воздействуют частотно-ма- нипулированными колебани ми, причем перва  частота соответствует i-й точке первого диапазона, а втора  - i-й точке второго диапазона. Измер ют средний коэффициент амплитудной модул ции и средний индекс фазовой модул ции по N точкам и по этим характеристикам суд т о физических характеристиках исследуемого материала. 2 ил. i (Л

Description

кэ

00

оо о

00 00

to

20

где

Изобретение относитс  к неразруающему контролю параметров дисперсых твердых, сыпучих и жидких материаов и может быть использовано дл  пределени  концентрации, состава и орм св зи дисперсной фазы в контроируемом материале,

Целью изобретени   вл етс  повьппе- ние точности контрол  параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов.

На фиг,- 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предложен- ньш способ; на фиг. 2 - амплитудно- частотна  (АЧХ) и фазочастотна  .(ФЧХ) характеристики дисперсного материала.

Устройство содержит генератор 1 пилообразного развертывающего напр жени , автоматический переключатель 2, генератор 3 регулируемой частоты, источник 4 посто нного напр жени , мультивибратор 5, измерительную  чейку 6 с исследуемым материалом, линейный детектор 7, амплитудный ограничи-25 именно тель 8, синхронный детектор 9, блок 10 задержки и регистраторы 11 и 12.

Автоматический переключатель 2 задает два режима работы генератора 3. В режиме сн ти  АЧХ и ФЧХ на управл емый вход генератора 3 подаетс  непрерывное пилообразное напр жение с генератора 1 при фиксированной начальной рабочей точке от источника 4, в режиме частотного манипулировани  на вход генератора 3 подаютс  калибровочные управл ющие импульсы от мультивибратора 5. Напр жение с выхода датчика 6 поступает на два канала регистрации: АЧХ - линейный детектор 7, регистратор 11; ФЧХ - амплитудный ограничитель, синхронный детектор 9, регистратор 12.

Исходный материал без дисперсной фазы, помещенный в  чейку 6, дает практически равномерную АЧХ и линейную ФЧХ. Наличие дисперсной фазы в вдце включений, добавок , примесей, растворов, взвесей и т.п. измен ет форму частотных характеристик дисперснчх материалов. В зависимости от концентрации дисперсной фазы возникают отклонени  ординат АЧХ от посто нного значени  в области высоких частот. Наиболее информативные изменени  АЧХ имеют место в зоне дисперсии электрофизических параметров, определ ющих частотные свойства датчика с исследуемым мат дисперс определ ческой высоких ционны не дисп диэлект максиму порцион Аналоги ность в

дах, а в ферро териала

Возр в зоне ет лине цию о с ной фаз чи изме дисперс вить в

К.

30

35

40

4 (о))

Ч () о)

45

50

Спо разом.

Дат диспер нейно и ФЧХ. альных Kj(tO уровню

верхню

ную uJ

два ча частот участк от uJj, опреде

55

ДОи)

рому у каждом N. точе по час лов со частот значен

мым материалом. В диэлектрических дисперсных материалах зона дисперсии определ етс  уменьшением диэлектрической проницаемости среды в области высоких частот вследствие релаксационных процессов. Одновременно в зоне дисперсии наблюдаетс  увеличение диэлектрических потерь, достигающих максимума при частоте, обратно пропорциональной времени релаксации. Аналогично измен ютс  электропроводность в провод щих материалах и сре

именно

дах, а также магнитна  проницаемость в ферромагнитных и парамагнитных материалах и веществах.

Возрастание релаксационных потерь в зоне дисперсии существенно измен ет линейную форму ФЧХ и дает информацию о составе и формах св зи дисперсной фазы. Поэтому коэффициент передачи измерительной схемы с исследуемым дисперсным материалом можно представить в виде комплексного числа К, а

где

5 именно

К..0

5

0

4 (о))

Ч () о)

5

0

)е , модуль коэффициента передачи низкой частоте, завис щий от геометрических размеров датчика, электрических свойств материала и параметров измерительной схемы; нормированна  АЧХ; ФЧХ;

кругова  частота. Способ реализуетс  следующим образом .

Датчик 6 заполн ют исследуемым дисперсным материалом и в режиме линейно мен ющейс  частоты снимают АЧХ и ФЧХ. На фиг. 2 изображены АЧХ в реальных амплитудных соотношени х Kj(tO)l и ФЧХ - Ч (о)) . На АЧХ по уровню значимости 0,9 К определ ют

верхнюю граничную иЗ„ и нижнюю граничв ную uJ частоты. После этого вьщел ют

два частотных диапазона. Диапазон частот I соответствует плоскому участку АЧХ и линейному участку ФЧХ от uJj, . Частотный диапазон II определ ют в зоне дисперсии от а)д

частоте, соответствующей вто5

ДОи) рому уровню значимости - О,1 К. На каждом частотном диапазоне вьщел ют N. точек, которые дел т его на равные по частоте интервалы. Число интервалов соответственно N-1. Каждой точке частотного диапазона I соответствуют значени  частот Л, Ц,, i

u) Каждой точке частотного диапазона 1 - значени  частот i Jj,,tJ,2 ,и),. ...cx)...u)- (,2... N).

Далее на датчик 6 с исследуемым материалом подают частотно-манипули- рованный сигнал, причем равные по длительности пакеты напр жений имеют частоты Я; и и), соответственно.

Частотно-манипулированный сигнал

прошедший измерительную схему, оказы ваетс  модулированным по амплитуде и фазе.

Измер ют коэффициент амплитудной модул ции га и индекс фазовой моду- л ции дч- . Далее усредн ют результаты N измерений и определ ют средние значени  коэффиь иента амплитудной модул ции -:;j- - и индекса

и

R.

N

средним значени м суд т о концентрации дисперсной фазы, а по среднему значению л с.р - о составе и фор мах св зи этой фазы.

Концентраци  С дисперсной фазы св зана линейной зависимостью с коэффициентом амплитудной модул ции в виде

фазовой модул ции лЧ,

По

ср

1где га J, - среднее значение коэффициента амплитудной модул ции , %;

К - коэ |фициент пропорциональности , устанавливаемый экспериментально дл  исследуемого материала при градуировке устройства. Средний индекс фазовой модул ции или средний угол электрических потерь S(.ft зависит с одной стороны от концентрации дисперсной фазы, а с другой стороны определ етс  физико-химическими свойствами этой фазы и формами св зи ее с исходным материалом (средой). Поэтому при посто нстве концентрации дисперсной фазы (C const) по среднему значению напр жени  и , пропорциональному дЧср или (Удр , можно определить изменени  в составе и формах св зи дисперсной фазы по тарировочным таблицам (Ug - напр жение с выхода амплитудного ограничител ).

В качестве примера рассмотрены частотные характеристики дисперсного материала углеродной суспензии ио- нитов.

5

5

0

0

5

0

5

0

5

Однородным исходным материалом  вл етс  ионнообменна  смола КБ-4П-2, представл юща  собой монофункциональ- ньй катионит полимеризационного типа с единственной активной группой-СООН, в которой водород Н замещен ионами кальци  Са . Из этой ионнообменной смолы-выдел етс  нерастворимый порошок полимерной соли, которую увлажн ют до 22,2% и смешивают с вазелином . Дисперсионными фазами, кроме исходной смолы,  вл етс  вода и вазелин . При увлажнении исходной дисперсионной фазы (порошка) влага в нем расп { едел етс  равномерно. Объемную долю Са - форму катионита КБ-4П-2 влажности 22,2% в вазелине измен ютс  от О до 29,7%, что обуславливает существенное изменение формы АЧХ и ФЧХ суспензии. С уменьшением объемной доли зона дисперсии становитс  менее

отчетливой, вырожда сь в пр мую линию , а диэлектрическое поглощение (мнима  составл юща  диэлектрической проницаемости) - весьма мало. При увлажнении объемной доли Са - фор- 1 мы катионита КБ-4П-2 от О до 29,1% действительна  составл юща  комплексной емкости конденсаторного дат .ика, включенного в измерительную схему, измен етс  от 40 до 108 пФ, а мнима  составл юща  диэлектрической емкости - от 1 до 14 пФ. Поэтому средн   глубина амплитудной модул ции частот- но-манипулированного сигнала измен етс  от О до 33,1% при К йО,88, а среднее значение тангенса угла потерь

от 2,5 10 до 9,310 определ етс  по индексу фазовой модул ции.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ контрол  параметров дисперсных твердых, сыпучих и жидких материалов, заключающийс  в том, что снимают амплитудно-частотную и фазо- частотную характеристики измерительной  чейки с исследуемым материалом, определ ют зону дисперсии и по результатам измерений в зоне дисперсии и вне ее определ ют физические параметры материала, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности , определ ют первый частотный диапазон, соответствующий плоскому участку амплитудно-частотной характеристики и линейному участку фазочас- тотной характеристики, и второй час

   )

   Кт.1(а/}

   .

   агнп