SU1332211A1

SU1332211A1 - Устройство контрол влажности материалов при замораживании

Info

Publication number: SU1332211A1
Application number: SU864032335A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Пантелеймонович Лебедев; Валентин Николаевич Хозяйчиков
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт биологического приборостроения
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1987-08-23

Abstract

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл измерени влажности материала при замораживании. Цель изобретени - повышение точности из-- мерени . Устройство содержит измерительную и эталонную чейки, которые через тепломеры установлены на теплообменник . Устройство содержит также измерительные электроды, дифференциальный усилитель, пороговое устройство , интегратор, блок регистрации удельных электрических параметров , блок фиксации окончани замораживани . Повышение точности измерений достигаетс за счет использовани в качестве критери оценки влажности количества теплоты, выдел емой при кристаллизации влаги. Указанное количество теплоты определ етс интегратором , интегрирующим разностный сигнал тепломеров за период кристаллизации . 2 ил. (Л

Description

Изобретение относитс к измери- ,; тельной технике, а именно к устройствам дл измерени влажности материала при замораживании, и может быть ис.пользовано в химической, пищевой, фармацевтической,- микробиологической и других отрасл х промьппленности.

Целью изобретени вл етс повы- шение точности измерени .

На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - кривые электрических сигналов тепломеров и электродов измерени электрического сопротивлени и сследуемой пробы.

Устройство контрол влажности материалов при замораживании содержит измерительную 1 и эталонную 2 чей- ки, выполненные в виде цилиндра из материала с высокой теплопроводностью например из медной фольги. В предлагаемом устройстве в качестве датчиков теплового состо ни чейки, позвол ющих , производить регистрацию процесса кристаллизации по объему, используютс тепломеры 3 и 4, установленные в основании чеек.1 и 2 и соединенные по дифференциальной схеме.

Ячейки с тепломерами установлены на теплообменник 5 и заключены в тепловой экран 6. Ячейки 1 и 2 снабжены электродами 7 и 8, включенными по дифференциальной схеме, которые через

блок 9 регистрации удельных электри- ос с образование и дальнейший рост

CJ

ческих параметров подсоединены к блоку 10 фиксации окончани замораживани , ВЫХОД которого подключен к первому управл ющему входу интегратора 1 1 и управл ющему входу вычислительного блока 12, таким образом, образуетс канал определени окончани кристаллизации влаги в материале

40

кристаллов в анализируемой проб одновременным выделением тепла в мерительной чейке.

ДифференциалbHbJil электрически сигнал термо-ЭДС тепломеров 3 и пропорционален величине тепловог тока, проход щего через поверхно тепломера 3 при выделении тепла процессе кристаллизации влаги в анализируемом материале, и равен

при его замораживании. -1

Выходы тепломеров 3

и 4 подключены к входам дифференциального усилител 13, выход которого соединен с входами порогового устройства 14 и интегратора 11, а последний через блок 15 сопр жени подключен к вычислительному блоку 12, выход которого подключен к входу блока 16 регистрации , при этом выход порогового устройства 14 соединен с вторым управл ющим входом интегратора 11.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый,материал предварительно взвешивают, а затем помещают

в измерительную чсГ ку 1 . В эталонную чейку 2 помещают ;.п а.понный материал , масса которого равна массе анализируемого материала. Эталонный материал выбирают близким по физическим свойствам к ан ; лизируекому материалу , но не замерзающему при температуре его крист .пл эации. В измерительный и эталонпьл материаль погружают электроды 7 и 8. Значени массы И анализируемого материала и удельной теплоты кристаллизации г, ввод т в вычислительный блок 12.

Ячейки 1 и 2 с уйтановленными в их основание тепломерами 3 и А помещают на теплообменник 5, заключенньш в тепловой экран 6. снижении температуры теплообменника 5 до температуры кристаллизации влаги в анализируемой пробе электрический сигнал с дифференциально вкл оченных тепломеров 3 и 4 имеет посто нное значение за счет равенства тепловых потоков , отводимых от измерительной чейки 1 с анализируемым ма.териалом и эталонной чейки 2 с эталонным материалом , и предстззл ст собой горизонтальную линию АВ (фиг. 2) посто нного уровн .

Кристаллизаци isJiarH в материале всегда св зана со спонтанным по влением первых зародышей кристаллов. С этого момента (точка В) начинает CJ

0

5

кристаллов в анализируемой пробе с одновременным выделением тепла в измерительной чейке.

ДифференциалbHbJil электрический сигнал термо-ЭДС тепломеров 3 и 4 пропорционален величине теплового потока , проход щего через поверхность тепломера 3 при выделении тепла в процессе кристаллизации влаги в анализируемом материале, и равен

t - -:,, при 1-1 R д

U(t) - U(t)d-,(1)

и (т) - обща ве.чичитга дифференциального электрического сигнала тепломеров 3 и 4 при замораживании анализируемой массы материала при ма;-:сг-гмальном значе- нии..элек гоического соп- ротивл олн RMCJKC ;

U(t) текущий сигнал тепломера , Тр - врем начала кристаллизации; t - врем окончани кристал-

лизации.

Текущий электрический сигнал U(t) (крива 17, фиг, 2) термо-ЭДС теплоеров 3 и 4 через дифференциальный силитель 13 поступает на пороговое 10 стройство 14 и на вход интегратоа 11. В момент времени Т (точка В, фиг. 2) срабатывает пороговое устойство 14 и включаетс интегратор

11,который начинает интегрирование 15 сигнала U(T).

В процессе кристаллизации анализиуемого материала дифференциальный сигнал с электродов 7 и 8 поступает через блок 9 регистрации удельных 20 электрических параметров, например удельного электрического сопротивлени , на блок 10 фиксации ок6нча;ни замораживани . Б соответствии с изменением величины удельного электри- 25 ческого сопротивлени (крива 18, фиг. 2) сигнал в блоке 9 регистрации удельных электрических параметров измен етс по кривой (фиг. 2). В момент времени (точка С, фиг. 2), 30 когда удельное электрическое -сопротивление полного замораживани материала принимает посто нное значе- ние, с блока 10 фиксации момента окончани замораживани материала ц выдаетс одновременно сигнал на интегратор 11 и на вычислительный блок

12.По этому сигналу интегратор 11 прекращает интегрирование электрического сигнала U( L) термо-ЭДС тепломе- 40 ров, а в пам ти вычислительного блока 12 происходит запоминание общего количества теплоты, вьщелившейс при кристаллизации влаги в анализируемом материале (заштрихованна пло- 45 щадь, фиг. 2), равного

Q, k-U(T) ,

кр

w.г ,.М

(3)

где k - коэффициент преобразовани

тепломеров.

После этого в вычислительном блоке 12 происходит подсчет влажности материала Ыц по алгоритму

k.U( f),„.

где k U( C ) - общее количество теплоты , вьщелившеес при

,

10

15

20 25 30 ц

40 45

Q

55

кристаллизации влаги в анализируемом материале и зафиксированное в м ти вычислительного блока 12.

После вычислени полученное зна- чение влажности w, из вычислительного блока 12 поступает в блок 16 регистрации.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позвол ет по- высит-ь точность измерени влажн ости за счет регистрации процесса кристаллизации по объему путем измерени общего количества теплоты, выделившейс при кристаллизации влаги от момента начала до момента окончани замораживани , одним каналом устройства при точной фиксации момента окончани замораживани вторым каналом устройства с последующим определением значени влажности в вычислительном блоке в соответствии с зависимостью (3) и регистрацией значени влажности.

Claims

Формула изобретени

Устройство контрол Влажности материалов при замораживании, содержащее измерительную и эталонную чейки, в основании которых в тепловом контакте с ними расположены датчики теплового состо ни чейки, теплообменник , тепловой экран, блок регистрации , причем датчики теплового состо ни чейки соединены последовательно, чейки установлены на теплообменнике и заключены в тепловой экран, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени , в качестве датчиков теплового состо ни чейки применены тепломеры, в устройство введены дифференциальный усилитель, пороговое устройство, интегратор с управл ющими входами, блок сопр жени , вычислительный блок, блок регистрации удельных электрических- параметров, блок фиксации окончани замораживани , а измерительна и эталонна чейки снабжены электродами, соединенными по дифференциальной схеме с блоком регистрации удельных электрических параметров , выход которого подсоединен через блок фиксации окончани заморажи вани к первому управл ющему входу интегратора и управл ющему входу

вычислительного блока, причем выходы последовательно соединенных тепломеров подключены к входам дифференциального усилител , выход которого соединен непосредственно с информационным входом и через пороговое

устройство с вторым управл ющим входом интегратора, внход которого через блок сопр жени подключен к вычислительному блоку, выход КОТОРОГО подключен к входу блока ре- гистрапии.

Фиг.1

Редактор И.Шулла

Фи.е.2

Составитель В.Немцев Техред М. Ходанич

Заказ 3825/39

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,, Москва, Ж-35, Раушска наб., д„ 4/5

.Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Прозктна , 4

Корректор Е.Рошко