Пристрій для вимірювання параметрів рідких палив

Устройство для измерения параметров жидких топлив, содержащее управляемый генератор, измерительный резонатор, связанный со входом управляемого генератора, блок измерения действительной части e' комплексной диэлектрической постоянной, блок измерения мнимой части e" комплексной диэлектрической постоянной, включающий в себя детектор, связанный с измерительным резонатором, и индикатор, отличающееся тем, что в него введены эталонный резонатор, входящие в состав блока измерения e' генератор опорной частоты, смеситель и частотомер, входящий в 28476 тельной части e' комплексной диэлектрической постоянной; - введение блока обработки информации в составе микро-ЭВМ с банком данных "параметры комплексной диэлектрической постоянной – октановое число", позволяет в автоматизированном режиме непосредственно определять октановое число топлива, а также выводить результаты измерений на внешнюю ЭВМ и компьютерную сеть. Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.), на котором изображена блок-схема предлагаемого устройства для измерения параметров жидких топлив. Предлагаемое устройство для измерения параметров жидких топлив содержит управляемый по частоте генератор 1, измерительный и эталонный резонаторы 2, 3, подключенные "на проход" к выходу генератора 1, блок 4 измерения действительной части e' комплексной диэлектрической постоянной, блок 5 измерения мнимой части e" комплексной диэлектрической постоянной, блок 6 обработки информации, блок 7 управления частотой управляемого генератора 1 и индикатор 8. Блок 4 измерения e' включает в себя генератор 9 опорной частоты, смеситель 10 и частотомер 11, при этом выход генератора 9 опорной частоты подкючен к одному из входов смесителя 10, второй вход которого соединен с выходом управляемого по частоте генератора 1, а выход - со входом частотомера 11, подключенного выходом ко входу e' блока 6 обработки информации. Блок 5 измерения e" включает в себя детектор 12, соединенный входами с выходами резонаторов 2, 3, и аналогоцифровой преобразователь 13, вход которого подключен к выходу детектора 12, а выход - ко входу e" блока 6 обработки информации. Один из выходов блока 6 обработки информации через блок 7 управления соединен с управляющим входом управляемого по частоте генератора 1. Второй выход блока 6 обработки информации подключен к индикатору 8, а третий выход служит для связи с внешней ЭВМ. Блок 6 обработки информации выполнен, например, на базе микро-ЭВМ, или аналогичной микропроцессорной системы с банком эталонных данных "параметры комплексной диэлектрической постоянной - октановое число". Блок 7 управления частотой генератора 1 выполнен, например, по схеме электронно-управляемого генератора пилообразного напряжения. В резонаторах 2, 3 предусмотрена установка измеряемого и эталонного образцов топлив. Предложенное устройство для измерения параметров жидких топлив работает следующим образом. После введения в измерительный и эталонный резонаторы 2, 3 кювет с образцами измеряемого и эталонного топлив, в блоке 6 обработки информации по внешней команде или автоматически вырабатывается сигнал на блок 7 управления начала программной перестройки частоты управляемого по частоте генератора 1 от ее максимального до минимального значений. Когда частота генератора 1 попадет в полосу пропускания эталонного резонатора 3, на выходе детектора 12 появится сигнал, который через аналого-цифровой преобразователь 13 поступает на вход e'' блока 6 Задачей настоящего изобретения явлется разработка устройства, обеспечивающего оперативное измерение октанового или цетанового чисел жидких топлив с высокой точностью и достоверностью результатов, а также возможность создания на его основе автоматизированных систем контроля и управления режимами технологического процесса производства жидких топлив с заданными величинами октанового или цетанового чисел. Эта задача реализуется следующим образом. В устройство для измерения параметров примесных жидкостей, в частности, жидких топлив, содержащее управляемый генератор, измерительный резонатор, связанный с выходом генератора, блок измерения действительной части e' комплексной диэлектрической постоянной, блок измерения мнимой части e" комплексной диэлектрической постоянной, включающий в себя детектор, связанный с измерительным резонатором, и индикатор, дополнительно введены эталонный резонатор, входящие в состав блока измерения e' генератор опорной частоты, смеситель и частотомер, входящий в состав блока измерения e" аналогоцифровой преобразователь, блок обработки информации и блок управления частотой управляемого генератора, при этом оба резонатора – эталонный и измерительный - подключены "на проход" к выходу управляемого по частоте генератора и связаны выходами с соответствующими входами детектора блока измерения e". Выход детектора через аналого-цифровой преобразователь соединен со входом e" блока обработки информации. Выход генератора опорной частоты блока измерения e' подключен к одному из входов смесителя, второй вход которого соединен с выходом управляемого по частоте генератора, а выход - со входом частотомера, подключенного выходом ко входу e' блока обработки информации, один из выходов которого через блок управления соединен с управляющим входом управляемого по частоте генератора, второй выход блока обработки информации подключен к индикатору, а третий выход служит для связи с внешней ЭВМ. Поставленная задача в данном изобретении достигается следующим образом: - введение эталонного резонатора обеспечивает возможность оперативного сопоставления параметров эталонного и исследуемого образцов топлив, что необходимо для контроля режимов технологического процесса производства топлив; - использование режимов работы эталонного и измерительного резонаторов "на проход" позволяет в процессе электронной перестройки частоты управляемого генератора последовательно во времени измерять параметры эталонного и исследуемого топлив, что обеспечивает возможность автоматизации процесса измерения; - использование опорного генератора и общего для обоих резонаторов детектора позволяет существенно снизить требования к стабильности параметров обоих генераторов и детектора, и, при компенсационном методе обработки, существенно снизить инструментальную погрешность. Кроме того, введение опорного генератора обеспечивает повышение разрешающей способности устройства при определении действи 2 28476 обработки информации. После появления сигнала на входе e" блок 6 обработки информации переходит в режим поиска максимальной величины этого сигнала, соответствующей настройке частоты генератора 1 на резонансную частоту эталонного резонатора 3, определяет и регистрирует максимальную величину сигнала Iэт. Одновременно с регистрацией Iэт в блоке 6 регистрируется значение разностной частоты DFэт перестраиваемого и опорного генераторов 1 и 9, поступающей с выхода смесителя 10 через частотомер 11 на вход e' блока 6, т.е. DРэт=F1эт-F9, где F1эт и F9 - частоты перестраиваемого и опорного генераторов 1, 9. После регистрации величин Іэт и DFэт блок 6 обработки информации через блок 7 управления продолжает перестройку частоты перестраиваемого генератора 1, в процессе которой аналогичным образом проводится поиск, определение и регистрация максимальной величины сигнала Іизм на выходе детектора 12, соответствующего настройке частоты генератора 1 на резонансную частоту измерительного резонатора 2, а также одновременная регистрация разностной частоты DFизм=F1изм-F9 перестраиваемого и опорного генераторов. На основании полученнных данных (Іэт, DFэт, Іизм и DFизм) в блоке 6 обработки информации рассчитываются параметры: d(I)=Iэт/Iизм и DF=DFизм-DFэт. величины которых сравниваются с эталонными, хранящимися в базе данных блока 6. Результат сравнения с выхода блока 6 выводится на индикатор 8, например, в виде октанового (цетанового) числа испытуемого жидкого топлива. Управление частотой генератора 1 продолжается до достижения верхней границы перестройки, после чего процесс перестройки прекращается или может повторяться, вплоть до поступления внешней команды остановки. Информация о параметрах измеряемого образца топлива через соответствующий выход блока 6 может поступать на вход внешней ЭВМ сбора, хранения информации и управления режимом технологического процесса производства топлива. Предложенное устройство допускает два основных режима измерения параметров жидких топлив: - относительные измерения, когда измеряются отклонения от параметров эталонного топлива, введенного в эталонный резонатор 3. Данный режим используется для непрерывного контроля параметров жидкого топлива в процессе его производства; - абсолютные измерения, когда измеряются абсолютные величины параметров жидких топлив. В этом случае эталонный образец в кювете эталонного резонатора 3 отсутствует. Данный режим используется для определения параметров жидких топлив во всем диапазоне октановых (цетановых) чисел жидких топлив и их промежуточных фракций. Повышение точности результатов измерений в данном устройстве достигается следующим образом: - при измерении действительной части e' комплексной диэлектрической постояной производится следующая обработка информации. В блок 6 обработки информации с выхода смесителя 11 поступают и регистрируются следующие значения разностных частот DFэт=(F1эт±DF1эт)-(F9±DF9) и DFизм=(F1зм±DF1изм)-(F9±DF9), где DF1эт, DF1изм и DF9 - нестабильности частот генераторов 1, 9. В блоке 6 обработка информации производится выделением разностного сигнала DF=DFизм-DFэт=[(F1изм±DF1изм)-(F9±DF9)-[(F1эт±DF1эт)-(F9±DF9)]=F1изм-F1эт, в котором отсутствуют составляющие нестабильности частот генераторов 1, 9, так как DF1эт»DF1изм в силу кратковременности временного интервала между настройками управляемого генератора 1 на резонансные частоты эталонного и измерительного резонаторов 2, 3. Данный вид обработки обеспечивает существенное повышение точности и разрешающей способности устройства при измерении e', а также позволяет снизить требования к стабильности частот генераторов 1, 9; - при измерении мнимой части e" комплексной диэлектрической постоянной используется режим программного определения максимальных значений сигналов Іэт и Іизм на выходе общего для эталонного и измерительного резонаторов детектора 12, что обеспечивает минимизацию погрешности измерения величин Іэт и Іизм, а также устраняет влияние нестабильности параметров детектора 12 на результат измерений. Таким образом, предложенное устройство измерения параметров жидких топлив обеспечивает оперативное измерение октанового (цетанового) числа жидких топлив с высокой разрешающей способностью, точностью и достоверностью результатов как в автономном режиме (лабораторное, переносное устройство), так и в составе системы автоматизированного контроля и управления режимом технологического процесса производства жидких топлив, обеспечивает возможность измерения октановых (цетановых) чисел во всем диапазоне используемых жидких топлив и их промежуточных фракций, а также отличия октанового (цетанового) числа испытываемого образца от эталонного. Кроме того, предложенное устройство может использоваться в технологических линиях, лабораторных и других условиях для исследования параметров других жидких диэлектриков, например, для определения концентрации примесей, водности, остаточной влажности и т.д. 3 28476 Фиг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4