SU1738860A1

SU1738860A1 - Способ определени плотности сгущаемого сахаросодержащего раствора и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1738860A1
Application number: SU894730055A
Authority: SU
Inventors: Зигфрид Соломонович Волошин; Александр Сергеевич Совлуков
Original assignee: Производственное Объединение "Укрсахтехэнергоремонт"; Институт проблем управления
Priority date: 1989-08-17
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1992-06-07

Abstract

Изобретение относитс к сахарной промышленности и измерительной технике и может быть использовано дл автоматического контрол плотности сахаросодержа- щих технолЪгических растворов, в частности сиропа, а также других технологических жидкостей. Цель - повышение точности измерени плотности путем изменени фазы возбуждаемой волны до достижени напр женностью пол сто чей волны значени , соответствующего номинальному значению измер емой плотности. Величина этого изменени фазы служит мерой плотности. Дл этого устройство снабжено управл емым фазо вращателем ti, подключенным между генератором 1 и волноводом 2. Вход фазовращател б соединен с выходом детектора 5. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к сахарной промышленности и измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля плотности сахаросодержащих технологических растворов, в 5 частности сиропа, других технологических жидкостей.

Известен способ определения плотности сахарных растворов и реализующее его устройство. Способ заключается в возбуж- 10 дении электромагнитных волн в волноводе, в частности в отрезке длинной линии, нагрузкой которого является чувствительный элемент, контактирующий с контролируе- 15 мым веществом. Измеряя напряженность поля стоячей волны в какой-либо точке вдоль волновода, судят о величине плотности вещества. Устройство содержит генератор электромагнитных колебаний. 20 подсоединенный к нему, нагрузкой которого является чувствительный элемент.

Недостатком известного способа и устройства является невысокая точность измерения, обусловленная проведением 25 амплитудных измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже дана схема устройства. 30

При возбуждении электромагнитных волн в волноводе, нагруженном на торце на чувствительный элемент, в волноводе имеет место интерференция возбуждаемых и отраженных волн, характеризуемая режимом 35 стоячих (точнее, смешанных) волн. Напряженность поля стоячей волны в какой-либо точке вдоль волновода является функцией величины нагрузочного сопротивления, т. е. измеряемого параметра. При отклонении 40 значения измеряемого параметра от некоторого номинального значения, соответствующего определенной плотности раствора, напряженность поля волны в указанной точке также изменяется. Проведе- 45 ние фазовых измерений позволяет получать . полезную информацию независимо от нестабильности напряженности поля возбуждаемой волны, ,

Напряженности Ει(Ζ) и Ег(И) полей волн 50 в какой-либо точке Z вдоль волновода, распространяющихся в противоположные стороны (первая волна - от генератора, вторая волна - от нагрузки), равны:

Ei(Z)=Eisin(2 3ift-¾¾. (1). ⁵⁵

E₂(Z>E2Sln(2 πί t +φ) (2) где Е; и Ег-амплитуды величин Et(Z) и Ег(2);

f - частота возбуждаемых волн;

φ- разность фаз встречных волн, зависящая от величины нагрузочного сопротивления;

Лв - длина волны в волноводе.

Напряженность поля стоящей волны в точке Ζ при этом ^Е= + ЕЗ - 2 Ει Ег cos + φ) (3)

Из (3) видно, что напряженность поля в точке Ζ зависит как от разности фаз φ , так и от амплитуд Ει и Ег. Фазовый сдвиг φ может быть измерен независимо от Ει и Ег по смещению одного из минимумов поля стоячей волны. Указанные минимумы расположены, как следует из (3), в сечениях

Zo п=0,1,2... (4)

Если вследствие изменения плотности раствора имеет место фазовый сдвигд^ , то минимум поля стоячей волны перемещается на расстояние _δζ=_^Δ£ (₅)

Отсюда видно, что Ζ не зависит от Ει и Ег, а является функцией только Δ φ . Величина d <р,в свою очередь, зависит от реактивной (емкостной) составляющей нагрузки, функционально связанной с плотностью раствора.

Для измерения величины d φ осуществляют изменение фазы возбуждаемой волны на такую же величину ύφ ; тогда в точке Ζ восстанавливается положение минимума стоячей волны.

Устройство для определения плотности содержит генератор 1, волновод 2, чувствительный элемент 3, технологический аппарат 4, детектор 5, фазовращатель 6 и регистратор 7.

Устройство работает следующим образом, ,

От генератора 1 фиксированной частоты электромагнитные колебания поступают в волновод 2, которым может являться, в частности, длинная линия. Волновод 2 нагружен на торце на чувствительный элемент 3, который в зависимости от электрофизических параметров контролируемого вещества, находящегося в технологическом аппарате 4, может представлять собой электрическую емкость, индуктивность, резистор или их совокупность. С изменением плотности раствора происходит, а частности, изменение емкостной составляющей нагрузки, зависящей от диэлектрической проницаемости вещества, что предопределяет ее конструкцию.

В некотором сечении вдоль волновода 2 к нему подключен детектор 5, с выхода которого сигнал поступает на электрический управляемый фазовращатель 6, включенный между генератором 1 и волноводом

2. В зависимости от амплитуды продетектированного сигнала, определяемого значением напряженности поля стоячей волны в указанном сечении, изменяется фаза сигнала генератора 1, поступающего с выхода фазовращателя 6 на вход волновода 2. Величина4 φ этого изменения фазы соответствует отклонению плотности раствора от некоторого номинального значения, при котором в рассматриваемом сечении волновода имеет место минимум напряженности поля стоячей волны. Смещение фазы возбуждаемой волны на величину/)φ приводит к восстановлению в данном сечении минимума напряженности поля. Эта величина Δ φ , служащая мерой отклонения плотности раствора от номинального значения, а значит, и самой плотности, определяется по показаниям регистратора 7, подключенного к фазовращателю 6.

Способ и устройство могут быть применены для измерения параметров веществ, материалов и изделий, функционально связанных с их диэлектрической проницаемостью.

Claims

Формула изобретения

1. Устройство определения плотности сгущаемого сахаросодержащего раствора по величине его диэлектрической проницаемости, устанавливаемой по величине напряженности поля стоячей волны в фиксированной точке волновода, предусматривающий возбуждение электромагнитных волн фиксированной частоты в волноводе, размещении нагрузки в виде чувствительного элемента в технологическом аппарате, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерения, изменяют фазу возбуждаемой волны до достижения напряженностью поля стоячей волны значения, соответствующего номинальному значению плотности, а определение плотности сгущаемого сахаросодержащего · раствора осуществляют по величине изменения фазы возбуждаемой электромагнитной волны.
2. Устройство для определения плотности сгущаемого сахаросодержащего раствора, содержащее генератор колебаний фиксированной частоты с подключенным к нему волноводом, последовательно связанным с детектором и регистратором, и чувствительный элемент, являющийся нагрузкой волновода, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения оно дополнительно оснащено фазовращателем, соединенным с регистратором, при этом фазовращатель размещен между выходом генератора и волноводом, а его управляющий вход подключен к выходу детектора.