Спосіб визначення експлуатаційних властивостей рідини

Реферат: Винахід належить до області діагностики експлуатаційних властивостей технічних рідин, які застосовуються в мобільній техніці та в стаціонарних технологічних комплексах. Спосіб визначення експлуатаційних властивостей рідини полягає в тому, що досліджувану рідину розміщують між двома електродами, подають електричний струм і визначають величину падіння напруги, за якою судять про експлуатаційні властивості рідини, подачу електричного струму здійснюють періодично повторюваними парами імпульсів різної полярності, при цьому тривалість імпульсу і тривалість циклу кожної пари імпульсів, а саме тривалості імпульсу і циклу пари імпульсів відповідно, складаються з тривалості часу наростання імпульсу, перетворення аналогової величини вимірюваної напруги в цифровий код, спаду імпульсу, витримки між різнополярними імпульсами і витримки між парами різнополярних імпульсів відповідно, при цьому величину падіння напруги, за якою судять про експлуатаційні властивості рідини, обчислюють як середнє арифметичне значень падінь напруг при подачі різнополярних імпульсів. Технічним результатом винаходу є підвищення точності визначення експлуатаційних властивостей рідин. UA 104229 C2 (12) UA 104229 C2 UA 104229 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до області діагностики експлуатаційних властивостей технічних рідин, які застосовуються в мобільній техніці (автомобілях, тракторах, комбайнах та ін.), а також в стаціонарних технологічних комплексах (холодильних машинах, кондиціонерах, металорізальному обладнанні та ін.). Він може використовуватися в автомобілях, тракторах, комбайнах, металорізальному та іншому обладнанні для визначення якості застосовуваної охолоджуючої або змащувальної рідини, а також для прогнозу можливого терміну її подальшої експлуатації. Відомий спосіб визначення експлуатаційних властивостей рідини, який полягає в тому, що визначають її колір, порівнюють з еталоном і за рівнем відмінностей цих кольорів визначають якість рідини. Наприклад, так визначають якість мастильно-охолоджуючих рідин в двигуні автомобіля [1]. Істотними недоліками цього способу є наступні: 1) складність автоматизації процесу; 2) низька точність вимірювання. Перший недолік обумовлений тим, що відсутні досить ефективні датчики визначення кольору рідини. Другий випливає з першого: через недостатню точність датчиків утворюється значна (десятки відсотків) похибка вимірювання. Відомий також спосіб визначення експлуатаційних властивостей рідини, який полягає в тому, що досліджувану рідину розміщують між двома електродами, подають електричний струм і визначають величину падіння напруги, за якою судять про експлуатаційні властивості рідини [2]. Цей спосіб, заснований на використанні електричних вимірювань, може бути відносно просто автоматизований, однак його істотним недоліком, як і вищевказаного способу, є недостатня точність вимірювань. Останнє обумовлено методом отримання інформації про властивості рідин, заснованому на застосуванні постійного струму, який при відносно тривалій дії призводить до зміни властивостей самої рідини і до її електролізу. Задачею винаходу є підвищення точності визначення експлуатаційних властивостей рідин. Винахідницький задум полягає в тому, щоб забезпечити такий вплив на рідину, при якому вона в мінімальній мірі змінює свої властивості, а виміряні дані в максимальній мірі адекватні її експлуатаційним властивостям. Зазначена задача вирішується тим, що подачу електричного струму здійснюють періодично повторюваними парами імпульсів різної полярності, при цьому тривалість імпульсу і тривалість циклу кожної пари імпульсів визначають по залежностях: Ti  t н  t a  t c ; Tц  2Ti  t в  t n , де Ti і Tц - тривалості імпульсу і циклу пари імпульсів відповідно, с; tн, t a, tc , tв, tn - тривалості часу (в секундах) наростання імпульсу, перетворення аналогової величини вимірюваної напруги в цифровий код, спаду імпульсу, витримки між різнополярними імпульсами і витримки між парами різнополярних імпульсів відповідно, при цьому величину падіння напруги, за якою судять про експлуатаційні властивості рідини, обчислюють як середнє арифметичне значень падінь напруг при подачі різнополярних імпульсів. Форма імпульсів струму може бути прямокутною. Форма імпульсів може бути трапецеїдальною. Форма імпульсів може являти собою нерівносторонню трапецію. Час витримки між різнополярними імпульсами і час витримки між парами різнополярних імпульсів може вибиратися зі співвідношення tв  tn . Спосіб пояснюється кресленням, де на рис 1. показано загальний вигляд графіка пари різнополярних імпульсів, що періодично повторюються. На рис. 2. показаний загальний вигляд приладу, що реалізує запропонований спосіб. На рис. 1 по осі ординат показано напругу U, а по осі абсцис - час t. Значення параметрів імпульсів струму вибрані зі співвідношення: (1) Ti  tн  t a  t c ; Tц  2Ti  tв  tn, (2), де Ti і Tц - тривалості імпульсу та циклу пари імпульсів відповідно, с; tн, t a, tc , tв, tn - тривалості часу (в секундах) наростання імпульсу, перетворення аналогової величини вимірюваної напруги в цифровий код, спаду імпульсу, витримки між різнополярними 1 UA 104229 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 імпульсами і витримки між парами різнополярних імпульсів відповідно. Величину падіння напруги, за якою судять про експлуатаційні властивості рідини, обчислюють як середнє арифметичне значень падінь напруг при подачі різнополярних імпульсів. На рис. 1 показаний варіант форми імпульсу у вигляді симетричної трапеції. Але вона може бути прямокутною та несиметричною трапецією. Час витримки між різнополярними імпульсами і між парами різнополярних імпульсів може вибиратися зі співвідношення tв  tn . Спосіб здійснюється таким чином. Перед здійсненням вимірювань рідина поміщається між двома електродами. Далі подається електричний струм, величина якого може вибиратися, наприклад, згідно з ГОСТ 6581-75. Подачу електричного струму здійснюють періодично повторюваними парами імпульсів різної полярності, наприклад, відповідно до рис. 1. Оскільки імпульси подаються парами і різнополярно, не відбувається характерного для прототипу процесу електролізу і зміни властивостей вимірюваної рідини від дії струму. Вона залишається у відносному фізико-хімічному спокої. Завдяки цьому забезпечується перший і головний чинник підвищення точності вимірювань. Другий чинник, що підсилює перший, полягає в тому, що тривалості імпульсів, розраховані за наведеними вище залежностями (1) і (2), є мінімальними, зокрема при виконанні умови знаків рівності в залежностях (1) і (2), але достатніми для виходу в сталий режим вимірювань, зокрема, за рахунок того, що в період наростання імпульсу tн забезпечується вихід на задану величину напруги U за мінімальний час. Тривалість ta також мінімізується і визначається властивостями аналого-цифрового перетворювача. Тривалість tc визначається фізичними факторами затухання процесу і також є мінімальною. Величина тривалості витримки tв також може вибиратися за умов мінімально достатнього часу для переходу рідини в початковий стан або близький до нього. Цей показник є конкретизованим для кожного типу рідин та олив. Третім чинником, що підвищує точність, є отримання середньоарифметичного значення вимірюваних величин, які здійснюються по амплітудних значеннях різнополярних імпульсів в парі, а також може усереднюватися між парами імпульсів. При прямокутній формі імпульсів забезпечується мінімальна тривалість циклу, що сприяє зростанню продуктивності способу. При трапецеїдальній формі імпульсу розширюються можливості адаптації способу до різних складів рідин. Процес адаптації може посилюватися, якщо трапецеїдальна форма імпульсів буде несиметричною. При виборі співвідношення між часом витримки між різнополярними імпульсами і часом витримки між парами різнополярних імпульсів tв  tn , може бути забезпечена підвищена надійність вимірювань за рахунок зменшення ступеня впливу імпульсів струму на властивості рідини. Проведені випробування способу показали можливість зменшення похибки вимірювань, а значить, підвищення точності в 3-27 разів. Спосіб може бути використаний в бортових, мобільних і стаціонарних діагностичних системах автомобільного транспорту, сільськогосподарської самохідної техніки, дорожньобудівельних, спеціальних та інших машинах для визначення властивостей охолоджуючих і гальмівних рідин, рухових, трансмісійних олив, а також для оперативної діагностики рідин технологічного обладнання, зокрема металорізальних верстатів. Особливо ефективним даний спосіб може бути в високоавтоматизованих і інформатизованих системах, що використовують штучний інтелект для оцінки станів різних рідин і прийняття управлінських рішень по них. Джерела інформації: 1. Нефтепродукты. Метод определения цвета на колориметре ЦНТ (ISO 2049:1972): ГОСТ 20284-74. - [Чинний від 1976-01-01. Останні зміни 2010-04-19]. - М. Министерство нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР, 1976. 2. Пат. 31745, Україна, МПК (2006) G01R 27/00. Пристрій діагностики забруднення мастила / Полянський О.С, Наглюк І.С., Степанов О.В.; Харківський національний автомобільно-дорожній університет; заявл. 02.11.07; опубл. 25.04.08, Бюл. № 8. 55 2 UA 104229 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 1. Спосіб визначення експлуатаційних властивостей рідини, що полягає в тому, що досліджувану рідину розміщують між двома електродами, подають електричний струм і визначають величину падіння напруги, за якою судять про експлуатаційні властивості рідини, який відрізняється тим, що подачу електричного струму здійснюють періодично повторюваними парами імпульсів різної полярності, при цьому тривалість імпульсу і тривалість циклу кожної пари імпульсів визначають по залежностях: Ti  tн  t a  t c ; Tц  2Ti  tв  tn, де Ti і Tц - тривалості імпульсу і циклу пари імпульсів відповідно, с; tн, ta, tc , tв, tn - тривалості часу (в секундах) наростання імпульсу, перетворення аналогової величини вимірюваної напруги в цифровий код, спаду імпульсу, витримки між різнополярними імпульсами і витримки між парами різнополярних імпульсів відповідно, при цьому величину падіння напруги, за якою судять про експлуатаційні властивості рідини, обчислюють як середнє арифметичне значень падінь напруг при подачі різнополярних імпульсів. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що форма імпульсів струму прямокутна. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що форма імпульсів трапецеїдальна. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що форма імпульсів являє собою нерівносторонню трапецію. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що час витримки між різнополярними імпульсами і час витримки між парами різнополярних імпульсів вибирається зі співвідношення tв  tn . 3 UA 104229 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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 4