Формы сигналов автоматического анализатора качества. (Рис. 2) [6]

Форма сигнала а) соответствует для анализаторов непрерывного действия, а все остальные характерны для анализаторов циклического действия. Форма а) идентична форме сигнала, полученного при измерении косвенных параметров (p,t и.т.д). Форма сигнала б) в виде кривой нормального распределения (Гаусса) в данном случае информативными параметрами является амплитуда (h) или площадь импульсного сигнала (S), его называют пиком. Сигнал появляется через время после ввода пробы на анализ. Аналогично во всех остальных случаях. Форма в) – трапеция – здесь кроме h и S в качестве информативного параметра может использоваться длительность импульса Ти. Как видно сигнал появляется через некоторое время после ввода пробы на анализ. Аналогично во всех остальных случаях. Сигнал г) ассиметричная кривая, характерна для анализаторов многокомпонентных сред, а в качестве информативного параметра используется соотношение площади подкривой ко времени Tи, т.е. среднее значение параметра за время Ти. Сигнал в форме д) характерен для анализаторов состава сложных сред. И в качестве информативного параметра используется S1, за некоторый заранее выбранный интервал времени. Сигнал е) соответствует анализатором состава, здесь после ввода пробы в пределах цикла измерений появляется несколько импульсных сигналов а) б) с) и тд каждый из которых несет информацию о концентрации соответствующего компонента. Информативным параметром здесь также служит площадь S или амплитуда h импульсного сигнала. Для компактного представления информации, полученной с использованием анализаторов циклического действия (рис.Ж) используют штриховую (Ж) и ступенчатую (З) запись. В первом случае выводится на регистрацию сигнал нормирующего преобразователя в момент, когда он возникает на выходе детектора, а в остальную часть – нулевой сигнал. Огибающая, получаемая штриховкой, оказывает изменение измерительного параметра во времени. Для подключения анализатора циклического действия к автоматическим регуляторам как правило используют, сигнал который ступеньками изменяется во времени. Этот сигнал формируется так: по окончании очередного цикла измерений, запоминающим устройством 10 формируется и запоминается на один цикл измерений результат, полученный в предыдущем цикле, получается ступенчатая кривая.

Анализаторы плотности жидкости и газов. [7]

Плотность вещества: ρ = m/V [единица массы/объема] (1). Удельный вес: γ = G/V [единица силы/единица объема] (2). Отношение веса к занимаемому объекту. Соотношение между плотностью и удельным весом через ускорение свободного падения: γ = gρ = mg/V (3). Относительная плотность вещества – относительная плотность одного вещества к плотности условного вещества, при выбранных условиях [нормальные условия]. Для плотности жидкости берут отношение данного вещества при 20С и плотности воды при 40С. Ρ204 - относительная плотность для жидкости. Для газов относительная плотность – относительная плотность данного вещества к плотности сухого воздуха взятого при температуре 299,15К и при давлении 760 мм рт ст.

Весовые плотномеры. (Рис. 3) [8]

Принцип действия основан на непрерывном взвешивании постоянного объема анализируемого вещества в некоторой емкости или трубопроводе. Чувствительный элемент плотномера: U – образная трубка 7, изготовленная из нержавеющей стали, соединенная через тягу 3, с рычагом 4. Концы трубки 7 через сильфоны 2 соединены с неподвижными патрубками 1, через которые подается анализируемая жидкость. Наличие сильфонов 2, позволяет трубке поворачиваться вокруг своей оси. При повышении давления жидкости масса трубки увеличивается и её перемещение передается через рычаг 5 преобразователю 5 (механико-электрический или механико-пневматический), выходной сигнал которого Свых, пропорционален изменению плотности жидкости. Противовес 6 укрепленный на рычаге 4, служит для уравновешивания моментов сил, создаваемого трубой 7 с жидкостью, при нижнем пределе изменений. Устройство 8 служит для автоматического введения поправки к сигналу плотномера в зависимости от изменения температуры жидкости. Эти плотномеры измеряют давление в интервале 0,5 … 2,5 г/см3, диапазон измерения 0,05 … 0,3 г/см3, класс точности 1-1,5.

Поплавковые плотномеры.(Рис. 4) [9]

Принцип действия основан на непрерывном измерении выталкивающей силы, действующей на поплавок, частично или полностью погруженный в анализируемую жидкость. Частично погруженный поплавок 2 размещается в емкости 1, через которую непрерывно прокачивается анализируемая жидкость. За счет перелива в емкости поддерживается постоянный уровень (объем) жидкости. Анализируемая жидкость удаляется из емкости через слив 3. при измерении плотности изменяется степень погружения поплавка в емкости. При достижении равновесия сил N и G изменяется, длина погруженной части стержня l. Перемещение стержня измеряется с помощью дифференциального трансформатора 5, который вырабатывает унифицированный токовый сигнал. Вес поплавка со стержнем, в воде: Gn = mg. Выталкивающая сила: N = (V + lS)ρg. Масса поплавка выбирается в зависимости от диапазона измерения: l = (m – Vρ + A)/Sρ. V – объем поплавка, m – масса поплавка, l – длинна погруженной части, S – площадь поперечного сечения стержня, А – величина, учитывающая силы поверхностного натяжения. Плотность будет определяться длинной погружения стержня l. A – const. Диапазон измерений 0,005…0,01 г/см3.Погрешность +\- (1,5…3)%.

Плотномер с полностью погруженным поплавком. (Рис. 5) [10]

Поплавок 2 размещен в камере 1, через которую непрерывно прокачивается анализируемая жидкость. Изменение выталкивающей силы, действующей на поплавок при прочих постоянных условиях, пропорционально изменению плотности. Поплавок укреплен на рычаге 3, герметичность выхода, которого обеспечивается сильфоном 4. Момент на рычаге 3, создаваемый выталкивающей силой при значении плотности, соответствующей нижнему пределу измерений, уравновешивается моментом, создаваемым выталкивающей силой. Изменение выталкивающей силы преобразуется преобразователем в унифицированный электрический или пневматический сигнал. Диапазон измерений 0,05…0,2 г\см3. температура анализируемой среды -5…+110С. Класс точности 1.

Гидро- и аэростатические плотномеры. (Рис. 6, 7) [11]

Принцип действия основан на зависимости давления столба анализируемой жидкости или газа от плотности этих сред. Рис. 6. P = ρgh; P = kρ. Анализируемая жидкость прокачивается через камеру 1, в которой, на опорной плате 9, размещены измерительные сильфоны 2 и 4. Расстояние между этими сильфонами h, по высоте и на сильфон 2 действует большее гидростатическое давление, чем на сильфон 4. Сильфоны 2, 3, 4 заполнены вспомогательной жидкостью, а сильфон 2 служит для температурной компенсации. Разность усилий на сильфонах 2 и 4, возникающая за счет разности давлении на них, создает на рычаге 8 вращательный момент. Этот момент через рычаг 7 передается в преобразователь 5, который вырабатывает унифицированный электрический или пневматический сигнал. Мембрана 6 обеспечивает герметичность вывода рычага. Диапазоны измерения: - нижний (0…0,05) г\см3 – верхний 0…0,5 г/см3. Максимальная температура анализируемой жидкости 200С, класс точности 1. Рис. 7. P1 = ρgH1 (1); P2 = ρgH2 (2). (1) – (2): P1 – P2 = ρg(H1 – H2) = ρgΔH = Kg. K - коэффициент передачи прибора. Принцип действия этого анализатора основан на изменении разности гидростатического давления в 2х пьезометрических трубках 3 и 4. В эти трубки от стабилизатора давления (расхода) 1 подается газ (воздух), а в случае взрывоопасности среды – азот. Газ проходит через дроссели Др1 и Др2, которые ограничивают расход нижних концов 3 и 4 при условии, что давления P1 и Р2 равны гидростатическим на уровнях погружения трубок в жидкости. При достаточном расходе Р1 и Р2 всегда равны гидростатическим. Разность этих давлений измеряется непрерывно дифференциальным манометром 5. Сигнал с 5 унифицирован и воспринимается вторичным прибором. Как следует из приведенных уравнений, при постоянной разности глубин погружений ΔH показания такого прибора однозначно определяются плотностью анализируемой среды. Расход газа через пьезометр трубки, обычно равен 60-100 см3/мин. При больших расходах сказываются потери давления за счет трения о стенки трубок, а при меньших расходах измерения становятся периодическими. Материал трубок выбирается в зависимости от типа измеряемой среды. Класс точности прибора 1-1,5 и определяется в основном классом точности дифференциального манометра вторичного прибора.