Анализатор состава веществ

Анализатор состава веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. АНАЛИЗАТОР СОСТАВА ВЕЩЕСТВ ,.содержащий сушильную камеру с люками, внутри которой расположена чашка с анализируемым продуктом , установленная на электгюннщс весах, находящихся вне камеры, и бесконтактный нагреватель анализируемого продукта, соединенный с микропроцессором, вход которого подключен к выходу электронных весов. а выход - к цифровому индикатору, отличающийся тем, что, с целью расширейия функциональных возможностей при повыиенном быстродействии и точности, в анализатор введены блок разложения излучения в спектр, детектор информационного излучения для регистрации характеристических полос и температуры анализируемого вещества, программный переключатель остаточной влажности и синхронизатор, причем детектор инфракрасного излучения расположен вне камеры в зоне излучения продукта , а его выход соединен с входом микропроцессора, к которому также i подключены выход программного переключателя остаточной влажности и (Л выход синхронизатора, а блок разложения излучения в спектр помещен перед детектором и его выход связан с входом синхронизатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ф (19) (И) )(51) G 01 И 25/56

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИг)

К ABTOPCHO! VlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3289188/25-18 (22) 13. 05. 81 (46) 07.10.83. Бюл. В 37 (72) A.È.Ocèíoâñêêé и Э.И.Шерманзон (71) Научно-производственной объединение Агроприбор . (53) 536.6(088.8) (56) 1. Патент СНА 9 4165633, кл. 73-73,, опублик. 1978.

2. Заявка Франции Р 2418924, кл. 0 61 )(23/24, 1979 (прототип) . (54) (57) 1. АНАЛИЗАТОР СОСТАВА ВЕЩЕСТВ, содержащий сушильную камеру с люками, внутри которой расположена чашка с анализируемым продуктом, установленная на электронных весах, находящихся вне камеры, и бесконтактный нагреватель анализируемого продукта, соединенный с микропроцессором, вход которого подключен к выходу электронных весов, а выход - к цифровому индикатору, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при повыаенном быстродействии и точности, в анали за тор введены блок разложения излучения в спектр, детектор информационного излучения для регистрации характеристических полос и температуры анализируемого вещества, программный переключатель остаточной влажности и синхронизатор, причем детектор инфракрасного излучения распаложен вне камеры в зоне излучения продукта, а его выход соединен с входом микропроцессора, к которому также подключены выход программного переключателя остаточной влажности и вь ход синхронизатора, а блок разложения излучения в спектр помещен перед детектором и его выход связан с входом синхронизатора.

104бббЗ.ка происходит долго, а если температура .будет велика, то возможна возгонка его летучих компонентов или даже деструкция продукта.

Бель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства при повышении быстродействия и точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сушильную-камеру с люками, внутри которой расположена чашка с анализируемым продуктом,установленная на электронных весах, находящихся вне камеры, и бесконтактный нагреватель анализируе» мого продукта, соединенный с микропроцессором, вход которого подключен к выходу электронных весов, а выходк цифровому индикатору, дополнительно введены блок разложения излучения в спектр, детектор инфракрасного излучения для. регистрации характеристических полос и температуры анализируемого вещества,.программный пере= ключатель остаточной влажности и

:синхронизатор, причем детектор инфракрасного излучения расположен вне камеры в зоне излучения продукта, а его выход соединен с входом микропроцессора к которому также подключены выход программного переключателя остаточной влажности и.выход синхронизатора, а.блок разложения излучения. в спектр помещен перЕд детектором и. его выход связан с входом синхронизатора.

Изобретение предназначено для измерения состава веществ, в том числе влажности и может найти применение в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, строительстве и т.д.

Известны термогравиметрические ,установки, в которых по разности веса продукта до и после высушивания измеряется содержание одной из составных частях продукта — влажности. Щ.

Недостатком таких устройств является то, что из всех возможных. составных частей вещества в них измеряется только влажность. При этом на измерение расходуется сравнительно большое время.

Наиболее близким и изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения влажности, включающее в себя сушильную камеру с люками, внутри которой расположена чашка с анализируемым продуктом, установленная на электронных весах, находящихся вне камеры, и бесконтактный нагреватель анализируемого продукта, соединенный с микропроцессором, вход которого подключен к выходу электронных весов, а выход . — к цифровому индикатору. Сигналы от весов поступают на микропроцессор, который управляет генератором, пересчитывает показания весов во влажность и в конце измерений отображает реэультат на индикаторе. В процессе сушки несколько раз производится взвешивание продукта, N и каждый раэ микропроцессор вычисляет .разность между конечньм и предыдущим взвешиванием. Сушка продолжается до тех пор, пока разность перестает превышать заранее заданную вели- 4р чину 0,05 г для достижения точности 0,1Ъ влажности „2).

Недостатком известного устройства являются его ограниченные возможности при изменении состава веществ,: . 45 так как из всех возможных составных частей оно измеряет только влажность продукта. Кроме того, процесс сушки не контролируется по температуре, т.е. температура продукта мала, суш«

2. Анализатор по п.l, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве блока разложения в спектр использован модулятор излучения с набором светофильтров, один из которых сделан прозрачным в полосе чувствительности детектора инфракрасного излучения для обеспечения . возможности контроля з а температурой вещества.

3. Анализатор по п.l, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве бесконтактного нагревателя анализируемого продукта использован сверхвысокочастотный генератор электромагнитных колебаний.

При этом в.качестве блока разложения излучения в спектр взят, например модулятор излучения с набором светофильтров, один иэ которых сделан прозрачным в полосе чувствительности детектора инфракрасного излучения для обеспечения возможности контроля за температурой вещества.

Кроме того, в качестве бесконтактного нагревателя анализируемого продукта использован, например, сверхвысокочастотный генератор электромагнитных колебаний.

1046663

Ликропроцессор может быть запрограммирован на вычисление влажности по формуле оо+Ф

Ор о гдето» - измеряемая влажность, Ъ; о †остаточная влажность, Ъ;

Рр - начальный вес продукта;

Рк . — конечный вес продукта, и на вычисление процентного содержания составной части продукта по формуле

AgРк

Р = .

Р— содержание 1-й составной части продукта, В.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. 25

Устройство содержит камеру 1, .чашку 2, продукт 3, модулятор со светофильтрами 4, детектор 5 инфракрасного .излучения, генератор б сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний б, крышку 7, отверстие 8 .в камере, согласующую нагрузку 9, электронные весы 10, микропроцессор

11 с аналого-цифровьм преобразователем, индикатор 12, программный переключатель 13, синхронизатор 14.

Программным переключателем 13 устанавливается оптимальное для жидкого продукта значение остаточной влажности Фр ..Через отверстие 8, закрываемое крышкой 7, продукт 3,вносит- 4О ся внутрь сушильной камеры 1 и помещается в чашку 2. Начальный. вес продукта Рр измеряется электронными весами 10, кодируется и запоминается в запоминающем устройстве микропро- . 45 цессора 11. По программе микропроцес-. сор включает генератор б, который осуществляет сушку. Тепловое излучение продукта, прошедшее через модулятор .

4, регистрируется детектором 5 инфра-5О красного излучения. Модулятор может быть выполнен, например, в виде диска с чередующимися секторами: :прозрачным, со светофильтром, .непрозрачные.

Через прозрачный сектор ИК детектор 5 регистрирует поток теп1 О ла во всей полосе своей чувствительности,т.е. производит регистрацию температуры вещества. Если полоса &О достаточно широка, то изменение содержания воды в процессе высушивания продукта не существенно сказывается на общем потоке тепла от продукта. Через сектора со светофильтрами &5 регистрируется излучение от воды и других составных. частей продукта.

Непрозрачный .сектор полностью перекрывает поступление излучения от продукта к детектору и тем самым обеспечивает модуляцию анализируе1мого сигнала. При вращении диска ! импульсы; соответствующие разным видам секторов, разделяются синхронизатором 14, кодируются и поступают в микропроцессор 11, где обрабатываются вместе с даннымы,полученными при калибровке и хранящимся в запоминающем устройстве микропроцессора 11. Импульсы, соответствующие прозрачному сектору, используются "для определения температуры, а импульсы, соответствующие секторам со светофильтрами, служат для измерения влажности и .состава продукта. Микропроцессор 11 в зависимости от величины температуры продукта регулирует среднюю мощность генератора 6 так, чтобы температура продукта в процессе сушки и измерений .оставалась постоянной. Это связано с тем, что.при нагревании, если не поддерживать температуру постоянной, то анализируемый продукт просто сгорит. Кроме того, для повышения точности анализа состава Веществ необходимо отсчет производить при наперед известной температуре. Это.условие необходимо соблюдать, поскольку при изменении температуры происходит и изменение интенсивности спектральных йолос, т.е. существует необходимость одновременного контроля измеряемых параметров при известной температуре.

Так как нагревание,анализируемого вещества происходит с.помощью генератора б высокочастотных электромагнитных колебаний, то регистрация температуры термопарами и другими подобными датчиками невозможна. Это связано с тем, что при помещении датчиков в высокочастотное поле возникающие наведенные токи разогревают их и выводят из строя.

При работе устройства влажность анализируемого вещества непрерывно контролируется по характеристической полосе воды в ИК области и сранивается в микропроцессоре ll co значением, набранные на программном переключателе 13 остаточной влажности.

Когда влажность продукта достигает определенной величины W (например, go= 2М сушка прекращается.

Электронными весами измеряется конечный вес продукта Pg ° 3 начение

Р1, кодируется и посылается в микропроцессор, где происходит вычисление влажности Ф по формуле

Ро- к М"- 00+%0. о

1046663

Составитель В.Зайченко

Редактор р.Бугир Техред Т.Маточка Корректор О.Тигор

Заказ 7721/43 Тираж 873 П одп ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 Величина М отображается на индикаторе

12. Затем микропроцессор обрабатывает импульсы, соответствующие другим составным частям продукта и вычисляет процентное содержание Р„ -й составной части продукта по формуле

А„Р

Y° . У

1 где A (1) — электрический сигнал, пропорциональный количеству составной -части продукта; ) О

3„ - коэффициент, соответствующий -й составной части конкретного продукта, определенный при калибровке и хранящийся в эапоми-,5 нающеьг устройстве микро процессора.

Длаее величины Р (() отображаются на индикаторе. при изучении: состава. веществ по их инфракрасному излучению (особенно органических и биологических продуктов) существенную погрешность вносят спектральные полосы воды, которые налагаются на линии от составных частей продукта и искажают результаты измерений..В предлагаемом устройстве вода определяется термогравиметрическим способом, а измерение спектра от остальных частей продукта проводится при практически удаленной воде, поэтому точность анализа увеличивается.