174359. lajstromszámú szabadalom • Berendezés anyagösszetétel- elsősorban nedvességtartalom - meghatározására nagyfrequenziás módszerrel
3 174359 4 szalagról változó mennyiségben érkező és egy tárolóba jutó anyag nedvességtartalmát kell meghatározni. Az eddig ismeretes rendszerek egyedi mintavételezése a kitöltési tényező által okozott változást nem tudta figyelembe venni. Az ipari gyakorlatban ez a pontatlanság 0,2—0,8% nedvességtartalom mérési hibát is elérhet. Az eddig ismeretes nagyfrekvenciás rendszerek további hátránya — mely az ipari alkalmazhatóságot korlátozza — az a közismert tény, hogy a növekvő nedvességtartalom mellett a nagyobb nedvességmérési tartományban csökken az érzékenység. Ezáltal a nedvességtartalommal összefüggésben levő és a vezérlésre felhasznált jel hibája nem lineáris és ez az ipari folyamatok automatizálásánál nem biztosítja a teljes mérési tartományra megkövetelt azonos pontosságot. Az ipari folyamatok automatizálásánál az eddig ismeretes nagyfrekvenciás mérőrendszerek alkalmazhatóságát korlátozza az a tény, hogy az áramkörök instabilitásából, nullpont vándorlásából eredő hibát csak kézi úton, a nullpontállító szervek kezelésével lehet kiküszöbölni. Ez a mérőrendszerek állandó és közvetlen felügyeletét és szakszerű kezelését folyamatosan igényli. A találmány szerinti berendezésnél az előzőekben felsorolt hátrányokat gyakorlatilag teljesen kiküszöböljük, a mérési eredményben a zavaró paraméterek a kezelő személy beavatkozása nélkül automatikusan korrekcióra kerülnek. Ezáltal lehetővé válik nemcsak laboratóriumi, hanem szélsőséges ipari körülmények között is nagystabilitásű, viszonylag egyszerű felépítésű, megbízható mérőberendezés megvalósítása. A fenti eredményeket azáltal érjük el, hogy a mérendő anyag tartályba beépítjük mechanikailag egyetlen egységként az érzékelő rendszert és a nagyfrekvenciás jelfeldolgozót ügy, hogy a mérendő anyag ezeket körülfogja. Az érzékelő rendszer dielektromos állandó, hőmérséklet- és szintérzékelőt tartalmaz olyan elrendezésben, mely biztosítja, hogy a hőmérsékletérzékelő dielektromos állandó érzékelő által átmért anyag hőmérsékletét méri. A dielektromos állandó érzékelő csak meleg elektródát tartalmaz, míg a hideg elektróda a mérendő anyagot tartalmazó tartály fala. A találmány tárgyát rajz alapján példakénti kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a találmány tárgyának elvi elrendezését szemlélteti. A 2. ábra a találmány tárgya kapcsolási elrendezésének tömbvázlatát mutatja. Az 1. ábrán látható módon az 1 tartályba beépítjük a 3 érzékelő rendszert és a vele mechanikailag egyetlen egységet képező 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozót. Ezt körülveszi az 1 tartályba beömlő, h szintben elhelyezkedő 2 mérendő anyag. A 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozó kimeneti jeleit bevezetjük az 5 kiértékelőbe. A speciálisan kiépített ugyanazon anyag dielektromos jellemzőit és hőmérsékletét mérő 3 érzékelő rendszer elektródáiról nyert jelet a vele egy egységet képező 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozó bemenetére kötjük. Az így kiképzett 3 érzékelő rendszer kiegészíthető még egy a tartályba beömlő anyag szintjét érzékelő elektródával, amely vezérlő jelet ad a tartály töltésének leállítására. Ezáltal elkerülhetővé válik a mérésre kerülő anyag ipari környezetben nehezen végrehajtható súly mérése. A beömlő anyag változó kitöltési tényezője által okozott hibát elkerüljük azáltal, 2 hogy a mérés során mintavételező eljárást alkalmazva, a mérési eredmény kijelzéséig a közbeeső értékek közül mindig a legnagyobb értéket tároljuk, s a mérésnél a legmagasabb érték kerül az 5 kiértékelő 6 kijelzőjén megjelenítésre, illetve vízadagolás esetén ez az érték határozza meg a nedvesítéshez szükséges vízmennyiséget. A 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozó kimeneti jelét - amely már nem érzékeny a környezeti zavarokra - vezetjük az 5 kiértékelő bemenetére. Ez tartalmazza a mérendő anyag dielektromos állandójának, hőmérsékletének, a kitöltési tényező változásának, valamint a mérésre kerülő anyag súlyára jellemző értékét. Ezek együttes figyelembe vételével végrehajtott korrekció után az 5 kiértékelő 6 kijelzőjén megjelenik a helyes nedvességtartalom. A találmány szerinti berendezés részletezett működését a 2. ábra alapján magyarázzuk. A mérendő anyagot tartalmazó 1 tartály közepén helyezkedik el az egyetlen mechanikus egységet alkotó 7 dielektromos állandó érzékelő, a 8 hőmérsékletérzékelő, a 9 szintérzékelő és a 4 nagyfrekvenciás jelfeldogozó. Ezzel az elrendezéssel biztosítható, hogy a 7 dielektromos állandó érzékelő által mért anyag hőmérsékletének megfelelő korrekció hajtható végre. A 9 szintérzékelő biztosítja a 2 mérendő anyag azonos szintmagasságát és ezzel elkerülhetővé válik a súly mérés, amely ipari környezetben nehezen hajtható végre. A 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozó közvetlen csatlakoztatásával a csatlakozó vezeték okozta zavarérzékenység, instabilitás és érzékenységcsökkenés teljesen kiküszöbölhető. A 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozó kimeneti jele tetszőleges távolságba problémamentesen elvezethető. A 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozó kimenete a 10 linearizálóra csatlakozik. I A 10 linearizáló a bemeneti jellel arányos és a bemeneti jel négyzetével arányos jelek összegzésével a 4 nagyfrekvenciás jelfeldolgozó kimeneti jelét linearizálja. A mérendő anyagtól, illetve a mérő tértől függő karakterisztikaváltozásokat a lineáris és négyzetes összetevő arányának beállításával kompenzálni lehet, így az ipari gyakorlatban előforduló különböző mérési feladatokhoz a korrekció finoman hozzáilleszthető. Ezáltal biztosítható a közel lineáris karakterisztika, az ezzel járó — a teljes mérési tartományban - azonos érzékenység és mérési, vezérlési pontosság. A 10 linearizáló kimenete all mintavételező bemenetéhez csatlakozik, melynek kimenete az 5 kiértékelőhöz van kötve. A mérendő anyag kitöltési tényezője az 1 tartályban az egymás után következő töltés és ürítés fázisaiban statisztikus jelleggel változik. A kitöltési tényező változásait all mintavételező és az 5 kiértékeld úgy küszöböli ki, hogy az 5 kiértékelő a mérési ciklus alatt előálló legnagyobb kitöltési tényezőnek megfelelő legnagyobb mérési eredményt tárolja. Ezáltal a kitöltési tényező változása miatt fellépő hiba jelentősen lecsökkenthető. Ez biztosítja az ipari gyakorlat számára szükséges mérési pontosság elérését. A 6 kijelző bemenete az 5 kiértékelőhöz csatlakozik és hőmérséklete, linearitásra, azonos súlyú anyagra és kitöltési tényezőre korrigált értéket jelzi ki. Az áramkörök instabilitásából és nullpontvándorlásából származó hibát a 12 nullpontstabílizáló küszöböli ki. A nullpontstabilizálás olyképpen történik, hogy a mérendő anyagot tartalmazó tartály üres álla-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
