Первинний перетворювач вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра

Реферат: Первинний перетворювач вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра належить до вимірювальної техніки і призначений для вимірювання вологості різноманітних нафтопродуктів та інших рідин з діелектричними властивостями. Винахід складається з системи електродів з гідрофобним покриттям, яку жорстко закріплено на внутрішній поверхні двох однакових діелектричних кілець, розташованих на різних її кінцях, і на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець. Система електродів з гідрофобним покриттям електрично розділена на три вимірювальні зони. У міжелектродний простір електродів першої вимірювальної зони уведено першу групу металевих пластин однакової товщини, довжина яких дорівнює довжині системи електродів з гідрофобним покриттям. Зовнішні і внутрішні грані першої групи металевих пластин закріплено на внутрішній поверхні двох однакових діелектричних кілець і на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець. У міжелектродний простір другої вимірювальної зони уведено другу групу металевих пластин з товщиною, у два рази більшою ніж товщина першої групи металевих пластин. Зовнішні і внутрішні грані другої групи металевих пластин також закріплено на внутрішній поверхні двох однакових діелектричних кілець і на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець. Простір третьої вимірювальної зони залишено вільним від металевих пластин. Винахід дозволяє підвищити точність вимірювання. UA 107722 C2 (12) UA 107722 C2 UA 107722 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до вимірювальної техніки і може бути використаний для вимірювання вологості нафтопродуктів та інших рідин з діелектричними властивостями. Відомий первинний перетворювач вологості нафтопродуктів, що складається з системи електродів з гідрофобним покриттям, закріпленої всередині двох однакових діелектричних кілець, розміщених на різних кінцях системи електродів. Система електродів складається з певної кількості плоских пластин однокової довжини та різної ширини, де кожна пластина жорстко закріплена на двох діелектричних перемичках, причому кожна з перемичок зафіксована на зовнішній поверхні осі малого радіуса та на внутрішній поверхні кожного з двох діелектричних кілець. Первинний перетворювач також містить другу систему діелектричних перемичок, зафіксовану третім діелектричним кільцем, на якій закріплено другу, ідентичну першій, систему електродів з гідрофобним покриттям, причому між кожною парою електродів другої системи електродів з гідрофобним покриттям вмонтовано капсулу з водою (Пат. України № 40939U, G01N 27/22, заявл. 18.12.2008; опубл. 27.04.2010, Бюл. № 8). Недоліком пристрою є складність конструкції, зумовлена використанням двох систем електродів, складність промислового виготовлення герметичних капсул з водою і низька точність вимірювань через можливу нестабільність хімічного складу води всередині капсул, неоднаковість або неповне заповнення капсул водою тощо. Найбільш близьким до запропонованого є ємнісний датчик вологості, що являє собою систему електродів з гідрофобним покриттям, де частину електродів виконано у формі Vподібних пластин, а решта пластин має трапецієподібну форму, причому пластини трапецієподібної форми з'єднані парами таким чином, щоб у місці прилягання пластин кожної пари зазор між пластинами був відсутнім, а сама система електродів закріплена всередині двох однакових діелектричних кілець, розміщених на різних кінцях системи електродів. (Пат. України № 51222, G01N 27/22, заявл. 04.02.2002; опубл. 15.10.2004, Бюл. № 10). Недоліком пристрою є низька точність вимірювання через неможливість компенсації додаткової невизначеності від зміни сорту палива. В основу винаходу поставлено задачу підвищення точності пристрою-прототипу. Для досягнення визначеної задачі пропонується первинний перетворювач вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра, що містить систему електродів з гідрофобним покриттям у формі V-подібних пластин, закріплену всередині двох однакових діелектричних кілець, розміщених на різних кінцях системи електродів, в якому, згідно з винаходом, система електродів з гідрофобним покриттям електрично розділена на три вимірювальні зони, причому у міжелектродний простір електродів першої вимірювальної зони введено першу групу металевих пластин однакової товщини, а у міжелектродний простір другої вимірювальної зони введено другу групу металевих пластин з товщиною, у два рази більшою ніж товщина першої групи металевих пластин, в той час як міжелектродний простір третьої вимірювальної зони залишено вільним від металевих пластин, причому довжина першої і другої груп металевих пластин дорівнює довжині системи електродів з гідрофобним покриттям, а внутрішні грані системи електродів з гідрофобним покриттям та першої і другої груп металевих пластин закріплені на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець, розміщених на кінцях першої і другої груп металевих пластин. Електричне розділення первинного перетворювача вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра на три вимірювальні зони і уведення в міжелектродний простір першої і другої вимірювальних зон відповідно першої і другої груп металевих пластин дозволило здійснити у такий спосіб два адитивних тестових впливи на досліджуваний нафтопродукт, вологість якого потрібно визначити. Це забезпечило підвищення точності вимірювання шляхом істотного зменшення невизначеності вимірювань від зміни сорту досліджуваного нафтопродукту. Використання в конструкції двох однакових внутрішніх діелектричних кілець забезпечує чітке позиціонування і запобігає деформації металевих пластин, уведених в міжелектродний простір, що також підвищує точність вимірювань. На кресленні зображено конструкцію первинного перетворювача вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра. Первинний перетворювач вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра складається з системи електродів з гідрофобним покриттям 1. Система електродів з гідрофобним покриттям 1 жорстко закріплена на внутрішній поверхні двох однакових діелектричних кілець 2, 3, розташованих на різних її кінцях, і на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець 4, 5. Система електродів з гідрофобним покриттям 1 електрично розділена на три вимірювальні зони, причому у міжелектродний простір електродів першої вимірювальної зони уведено першу групу металевих пластин 6 однакової товщини, довжина яких дорівнює довжині системи електродів з гідрофобним покриттям. Зовнішні і внутрішні грані першої групи 1 UA 107722 C2 5 10 15 20 25 30 35 металевих пластин 6 закріплено на внутрішній поверхні двох однакових діелектричних кілець 2, 3 і на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець 4, 5. У міжелектродний простір другої вимірювальної зони уведено другу групу металевих пластин 7 з товщиною, у два рази більшою ніж товщина першої групи металевих пластин 6. Зовнішні і внутрішні грані другої групи металевих пластин 7 також закріплено на внутрішній поверхні двох однакових діелектричних кілець 2, 3 і на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець 4, 5. Простір третьої вимірювальної зони залишено вільним від металевих пластин. Пристрій працює наступним чином. Під час руху потоку рідини через первинний перетворювач вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра досліджувана рідина заповнює простір між електродами системи електродів з гідрофобним покриттям 1. Шляхом вимірювання електричної ємності електродів третьої вимірювальної зони отримуємо перший відлік у формі електричної ємності С 1, значення якої функціонально пов'язане із вмістом вологи досліджуваної рідини. Шляхом вимірювання електричної ємності електродів першої вимірювальної зони отримуємо другий відлік у формі електричної ємності С 2>С1. Уведення в міжелектродний простір електродів першої вимірювальної зони першої групи металевих пластин 6 однакової товщини дозволило здійснити перший тестовий вплив на досліджуваний нафтопродукт, що імітує додавання у досліджувану рідину фіксованого об'єму води. Шляхом вимірювання електричної ємності електродів другої вимірювальної зони отримуємо другий відлік у формі електричної ємності С3>С2. Уведення в міжелектродний простір електродів другої вимірювальної зони другої групи металевих пластин 7 з товщиною, у два рази більшою ніж товщина першої групи металевих пластин 6, дозволило здійснити другий тестовий вплив на досліджуваний нафтопродукт, що імітує додавання у досліджувану рідину фіксованого об'єму води, у два рази більшого, ніж у попередньому випадку. Таким чином, первинний перетворювач вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра забезпечує можливість експериментального визначення трьох відліків вимірювання електричної ємності С1, С2, С3, що відтворюють фрагмент його статичної характеристики перетворення. Здійснивши апроксимацію цього фрагменту статичної характеристики перетворення, наприклад, методом найменших квадратів, можна обчислити результат вимірювання вологості досліджуваної рідини: 0,17C1  C3   0,33C2 W1  a C3  b , де а, b - відомі масштабні коефіцієнти. Граничне значення невизначеності запропонованого первинного перетворювача вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра від зміни сорту досліджуваної рідини складає максимум 1,5 %, що набагато краще від прототипу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 Первинний перетворювач вологості нафтопродуктів адаптивного вологоміра, що містить систему електродів з гідрофобним покриттям у формі V-подібних пластин, закріплену всередині двох однакових діелектричних кілець, розміщених на різних кінцях системи електродів, який відрізняється тим, що система електродів з гідрофобним покриттям електрично розділена на три вимірювальні зони, причому у міжелектродний простір електродів першої вимірювальної зони введено першу групу металевих пластин однакової товщини, а у міжелектродний простір другої вимірювальної зони введено другу групу металевих пластин з товщиною, у два рази більшою ніж товщина першої групи металевих пластин, в той час як міжелектродний простір третьої вимірювальної зони залишено вільним від металевих пластин, причому довжина першої і другої груп металевих пластин дорівнює довжині системи електродів з гідрофобним покриттям, а внутрішні грані системи електродів з гідрофобним покриттям та першої і другої груп металевих пластин закріплені на зовнішній поверхні двох однакових внутрішніх діелектричних кілець, розміщених на кінцях першої і другої груп металевих пластин. 2 UA 107722 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3