Способ определения плотности сгущаемого сахаросодержащего раствора и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сахарной промышленности и измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля плотности сахаросодержащих технолЪгических растворов, в частности сиропа, а также других технологических жидкостей. Цель - повышение точности измерения плотности путем изменения фазы возбуждаемой волны до достижения напряженностью поля стоячей волны значения, соответствующего номинальному значению измеряемой плотности. Величина этого изменения фазы служит мерой плотности. Для этого устройство снабжено управляемым фазо вращателем ti, подключенным между генератором 1 и волноводом 2. Вход фазовращателя б соединен с выходом детектора 5. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730055/13 (22) 17.08.89 (46) 07.06,92. Бюл. ¹ 21 (71) Производственное объединение "Укрсахтехэнергоремонт" и Институт проблем управления (72) 3. С, Волошин и А, С. Совлуков (53) 664.1:6580.562.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 867923, кл. С 13 F 1/02, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

СГУЩАЕМОГО САХАРОСОДЕРЖАЩЕГО

РАСТВОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ СТВЛ Е Н ИЯ (57) Изобретение относится к сахарной промышленности и измерительной технике и

„„ Ы„„1738860A1 (si)s С 13 F 1/02, G 01 и 33/02 может быть использовано для автоматического контроля плотности сахаросодержащих технологических растворов, в частности сиропа, а также других технологических жидкостей. Цель — повышение точности измерения плотности путем изменения фазы возбуждаемой волны до достижения напряженностью поля стоячей волны значения. соответствующего номинальному значению измеряемой плотности.

Величина этого изменения фазы служит мерой плотности. Для этого у тройство снабжено управляемым фазовращателем б, подключенным между генератором 1 и волноводом 2. Вход фазовращателя 6 соединен с выходом детектора 5. 2 с. и, ф-лы, 1 ил, 1738860

20

30

55

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

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

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

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже дана схема устройства.

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 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 возбуждаем ой волны.

Напряженности E<(Z) и Е2(2) полей волн 50 в какой-либо точке Zвдоль волновода,,распространяющихся в противоположные стороны (первая волна — от генератора, вторая волна — от нагрузки), равны:

E >(Z)=E1$in(2 z f t — - — ), (1)

«2ЖУ

Е2Д-Е2$1п(2 ж f t + —,à — + rp) (2)

2 л Z где Е1и Е2-амплитуды величин Eg(Z) и Ez(Z);

f — частота возбуждаемых волн;

rp- разность фаэ встречных волн, зависящая от величины нагруэочного сопротивления

Лв — длина волны в волноводе.

Напряженность поля. стояЧей волны в точке Z при этом

E) + Е2 — 2 Е Ez cos (— — + rp) (3)

Из (3) видно, что напряженность поля в точке 2 зависит как от разности фаз р, так и от амплитуд Е1 и Е2.. Фазовый сдвиг р может быть измерен независимо от E i u Ez по смещению одного из минимумов поля стоячей волны. Указанные минимумы расположены, как.следует из (3), в сечениях

Zo = — + 4, п=0,1,2... (4)

Если вследствие изменения плотности раствора имеет место фазовый сдвига ф, то минимум поля стоячей волны перемещается на расстояние (5)

Отсюда видно, что Z не зависит от Е1 и

Ez, а является функцией только Л p . Величина А у, в свою очередь, зависит от реактивной (емкостной) составляющей нагрузки, функционально связанной с плотностью раствора.

Для измерения величины Д р осуществляют изменение фазы возбуждаемой волны на такую же величинуду; тогда в точке

Z 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 элек-. трическую емкость, индуктивность,. резистор или их совокупность. С изменением плотности раствора происходит, в частности, изменение емкостной составляющей нагрузки, зависящей от диэлектрической

1738860 проницаемости вещества, что предопределяет ее конструкцию.

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

Составитель Н, Арцыбашева

Редактор В. Петраш Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кравцова

Заказ Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

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. ВеличинаД р этого изменения фазы соответствует отклонению плотности раствора от некоторого номинального значения, при которой в рассматриваемом сечении волновода имеет место минимум напряженности поля стоячей волны, Смещение фазы возбуждаемой волны на величинул р приводит к восстановлению в данном сечении минимума напряженности поля. Эта величина d p, служащая мерой отклонения плотности раствора от номинального значения, а значит, и самой плотности, определяется по показаниям регистратора 7, подключенного к фазовращателю 6.

Формула изобретения

1. Устройство определения плотности

5. сгущаемого сахаросодержащего раствора по величине его диэлектрической проница. емости, устанавливаемой по величине напряженности поля стоячей волны в фиксированной точке волновода, предус10 матривающий возбуждение электромагнитных волн фиксированной частоты в волноводе, размещении нагрузки в виде чувствительного элемента в технологическом аппарате, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, 15 что, с целью повышения точности, измерения, изменяют фазу возбуждаемой волны до достижения напряженностью поля стоячей волны значения, соответствующего номинальному значению плотности, а on20 ределение плотности сгущаемого сахаросодержащего раствора осуществляют по величине изменения фазы возбуждаемой электромагнитной волны.

2. Устройство для определения плотно25 сти сгущаемого.сахаросодержащего раствора, содержащее генератор колебаний фиксированной частоты с подключенным к нему волноводом, последовательно связанным с детектором и регистратором, и чувст30 вительный элемент, являющийся нагрузкой волновода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения оно дополнительно оснащено фазовращателем, соединенным с регистратором, при этом фа35 зовращатель размещен между выходом генератора и волноводом, а его управляющий вход подключен к выходу детектора.