Седалищев В.Н. Методы и средства измерений неэлектрических величин

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица истории реального процесса сушки пиломатериала в автономной

камере сушки сушильного комплекса. Данные данной таблицы графически

отображены на диаграмме.

Система автоматического управления камерой сушки Модуль-С3

Система автоматического управления камерой сушки Модуль-С3 выполнена

на базе микропроцессора фирмы ATMEL (США) ATMEGA 128 и отличается от

АСУ Модуль С1 функциональными дополнениями и изменениями. Влажность и

температура сушильного агента измеряется не психрометрическим методом, а

совмещенным в одном корпусе, емкостным и температурным датчиком фирмы

"Honeywell" (США). Это изменение позволило отказаться от ряда

исполнительных узлов и механизмов, и ввести дополнительные функции без

удорожания конструкции. Помимо реверса, появилась возможность

использования для управления работой вентиляторов обдува частотно-

регулируемого электропривода, что, кроме значительной - до 30-40% экономии

электроэнергии позволяет менять скорость воздушного потока по штабелю, в

зависимости от породы, толщины и влажности древесины на разных этапах

процесса сушки. Работу

или отказ вентиляторов можно визуально наблюдать в

реальном времени на экране жидкокристаллического дисплея, что упрощает

работу оператора. Появилась новая функция - процесс сушки начинается после

прогрева древесины до определенной температуры. В случае обрыва

температурного датчика древесины, процесс сушки начнется по временной

программе, аналогично автоматике Модуль С1. При опросе автоматикой

оператора о

параметрах пиловочника, подлежащего сушке, в меню уточняется

- обрезной или не обрезной пиломатериал закладывается в сушильную камеру.

Температурные датчики теплоносителя в Модуль С3 стоят на входе и выходе

сушильной камеры, что позволяет судить о завоздушивании системы

отопления.

Автоматическая система управления технологией процесса сушки древесины

Модуль С3.

Модуль С3 обеспечивает:

1. Измерение и индикацию на цифровом 4-х строчном жидкокристаллическом

экране панели оператора параметров:

• температура сушильного агента (Тк);

• относительная влажность сушильного агента (Wk)

• температура теплоносителя на входе в СК (Тввх);

• температура теплоносителя на выходе из СК (Тввых);

• температура древесины в диапазоне минус 40…+110°С;

• кондуктометрическая влажность древесины.

2. Контроль и управление механизмами сушильной камеры:

• вентиляторы обдува;

• привод заслонки теплоносителя;

• привод приточно-вытяжной вентиляции;

• парогенератор системы увлажнения;

• клапан доливки воды в емкость парогенератора;

• контроль состояния 3-х фазной сети питания;

• индикация состояния оборудования камеры на цифровом 4-х строчном

жидкокристаллическом экране панели оператора;

• световая индикация состояния оборудования камеры на панели ШУ.

3. Проведение сушки пиломатериалов в автоматическом режиме:

• задание программы сушки c клавиатуры панели оператора;

• автоматическая реализация процесса сушки по заданной программе;

• автоматическое протоколирование параметров цикла сушки (запись

истории).

4 Комплект поставки:

• шкаф управления

• датчик температуры и влажности;

• датчики температуры ТС-1388 Pt100 -2шт;

• датчик температуры ТС-0295 100М;

• электропривод механизма для управления теплоносителем;

• электропривод механизма для управления воздушными заслонками-2шт;

• инструкция по эксплуатации и комплект ЗИП.

Система измерения влажности и дозировки воды в смесителе

Система измерения влажности и дозировки воды FL-MIKRO в смесителе

(строительная и добывающая промышленность, производство бетона и

изделий из него, металлургия, производство стекла и керамики)

Опции:

- подключение температурного датчика в смесителе или на цементных весах;

- дистанционная корректировка отдельных выбранных мест;

- дозирование вторичной воды;

- изготовление по условиям производства заказчика.

Преимущества:

- увеличение производительности благодаря измерению влажности;

- переменное изготовление бетона различной консистенции;

- постоянное качество продукции даже при малых порциях;

- измерение влажности только одним

зондом независимо от размеров

смесителя;

- гарантированная точность измерения также при загрязнении поверхности

смесителя;

- меньший износ деталей и покрытия смесителя;

- простое обслуживание благодаря управляемому через Touch-панель меню и

автоматической калибровке;

- определение консистенции через водно-цементный фактор.

Измерительная система состоит из компьютера дозировки воды FL-

MIKRO и микроволнового зонда измерения влажности, который установлен,

как измерительный датчик в смесителе. Управляемое через панель меню

обеспечивает простое и наглядное обслуживание. FL-MIKRO позволяет

осуществлять автоматическую калибровку отдельных рецептов смеси. В

компьютере имеется выбор из 256 рецептов.

Измерение влажности основано на микроволновом поглощении при

квантовом процессе измерения. Измерение влажности выполняется не только

на поверхности соответствующей среды, но и на глубине до нескольких

сантиметров. При этом исключается относительно часто встречающиеся

ошибки в замесе из-за загрязнения поверхности датчика или смесителя, стало

возможным изготавливать попеременно жесткие и пластичные бетоны.

Продуктивность смесительной установки может существенно возрасти

благодаря

сокращению времени сухого замеса. Во время замеса вычисленная

собственная влажность вычитается из заданной влажности. Полученная

разность воды через водяную батарею, состоящую из импульсного счетчика

воды и вентиля или водяных весов, дозируется в один прием в смеситель.

Технические характеристики:

Корпус Тип-3HE/84 TE

Размер кожуха Высота: 215 мм, ширина: 600 мм,

глубина: 425 мм

Вес 0,6 кг

Напряжение 230 В ±10% (или 110 В) * 50/60 Гц

Потребляемая мощность 20 Вт

Показания/обслуживание Touch-панель: 95 х 71мм

Температурный диапазон 0...+50°C

Выходные значения 0-10 В

Управление:

выход

вход

беспотенциальный (max 0.8 A) АС

или DC

беспотенциальный

Управление программой Децимальная, BCD, двоичная или

через RS232

Точность Зависит от материала и диапазона

измерений (±0,3%)

Дозирование Счетчик воды/водяные весы

Сообщениеоб ошибке Через дисплей, звуковой,

бепотенциальные контакты

18. Методы и средства аналитических измерений

Управление технологическими процессами только по таким параметрам,

как давление, уровень, расход и температура, часто не гарантирует

получение продуктов требуемого качества. Во многих случаях необходим

автоматический контроль состава и свойств вырабатываемых продуктов.

Приборы для такого контроля это автоматические анализаторы влажности,

вязкости, концентрации, плотности, прозрачности и т. п.

Большинство выпускаемых промышленностью

автоматических

анализаторов предназначено для определения состава и свойств бинарных

и псевдобинарных смесей. Бинарной смесью называют газовую смесь,

состоящую из двух газов, или жидкость, содержащую один растворенный

компонент. Анализ бинарной смеси возможен при условии, что

составляющие ее компоненты отличаются друг от друга какими-либо

физическими или физико-химическими свойствами.

Псевдобинарной называют многокомпонентную смесь, в которой

неопределяемые компоненты резко отличаются по физическим или физико-

химическим свойствам от определяемого компонента. Анализ такой смеси

аналогичен анализу бинарной смеси.

Анализ многокомпонентных

смесей, содержащих три и более компонента,

проводят только после их предварительного разделения на отдельные

компоненты.

Специфической особенностью аналитических измерений является

сильное влияние на их результаты побочных факторов (температуры,

давления, скорости движения вещества и т. п.). Эти факторы особенно

влияют на точность таких аналитических приборов, принцип действия

которых основан на использовании

какого-либо одного свойства вещества

(электропроводности, теплопроводности, магнитной или диэлектрической

проницаемости и др.). Поэтому автоматические анализаторы обычно

оснащены сложным дополнительным оборудованием для отбора пробы,

подготовки ее к анализу, стабилизации условий измерений или

автоматического введения поправки и т. п.

Многообразие анализируемых веществ и широкий диапазон их составов

и свойств обусловили производство

автоматических приборов с чрезвычайно

разнообразными методами анализа. Приборостроительная промышленность

выпускает разнообразные автоматические анализаторы: плотномеры,

вискозиметры, газоанализаторы, влагомеры, хроматографы, нефелометры

и т. д. Если приборы для измерения таких общетехнических параметров, как

давление, уровень, расход и температура, применяются практически во всех

производствах, то анализаторы, напротив, как правило, для специфических

задач конкретного производства.

Типы используемых для этих целей электрохимических измерительных

преобразователей различаются по наличию гальванического контакта

электродов с раствором.

Погрешности контактных методов измерения проводимости

обусловлены явлением поляризации электродов. Для их снижения

используют повышенную частоту и малые токи. Материал электродов играет

роль при поляризации, используют платину, сталь с карбидным покрытием,

электроды угольные и из

нержавеющей стали.

Различают погружные и проточные датчики. В качестве вторичных

приборов используют мосты и потенциометры. Для снижения влияющих

факторов используют схемы с термокомпенсацией, стабилизированное

питание, четырехэлектродные схемы.

У бесконтактных методов отсутствуют погрешности, обусловленные

поляризацией электродов, но сложнее физическое описание механизма

чувствительности.

В промышленности широко применяют в основном два способа

измерения проводимости: индуктивный, трансформаторный (для больших

проводимостей) и высокочастотный резонансный метод.

Для измерения водородного показателя (pH) растворов в качестве

рабочего электрода используют стеклянные электроды, состоящие из

стеклянной трубки, с наплавленным на нее тонким баллоном из мембранного

стекла, заполненного буферным раствором, чувствительного к ионам

водорода. В процессе измерения потенциал рабочего электрода сравнивается

с потенциалом эталонного электрода.

Достоинством стеклянных электродов является высокая селективность к

ионам водорода. Используют также и мембранные химические датчики.

В керамические мембраны устанавливают различные типы

ионоселективных электродов. Мембраны могут быть и в жидкой фазе.

12. Измерение состава и концентрации веществ

С развитием химической промышленности и других отраслей все

возрастающую роль играют измерения различных параметров

технологических и других процессов. В том числе необходимо производить

анализ состава и концентрации различных сред, определение предельно

допустимых концентраций и др.

При проведении таких измерений очень важным является обеспечение

правильности отбора проб, так как при

динамических процессах происходит

запаздывание изменения их состава.

Для взятия проб используют методы отсекания, успокоения потока,

разделение потока на компоненты с помощью сорбционных камер и т.п.

Кроме случайных ошибок при отборе проб возможны систематические

погрешности по причинам: неравномерности состава, ошибки выбора места,

времени и способа отбора проб, нестабильность самой среды

во времени.

К физическим методам анализа состава газообразных сред относится

определение плотности, вязкости, теплопроводности, показателя

преломления, магнитной и диэлектрической проницаемости растворов,

поглощение ими электромагнитного излучения и др.

В качестве первичных преобразователей при этом используют, например,

термокондуктометры, парамагнитные и термомагнитные

газоанализаторы. Принцип их работы основан на сравнении температуры

нагревателей, установленных

в среде (один между полюсами магнита, а

другой – без магнита). Газ втягивается магнитным полем, если это

парамагнетик. При этом нужно учитывать влияние температуры на

магнитные свойства газа и на его давление.

Например, в приборах, реализующих принцип «магнитного ветра»

используется дифференциальный метод, при котором измеряют разность

сопротивления термисторов термомагнитного преобразователя.

Оптические методы анализа состава веществ основаны на

взаимодействии между светом и веществом, в основе которых лежит

зависимость скорости света и длины волны от физикохимических свойств

среды. Изменение состава среды приводит к изменению показателя

преломления, коэффициента поглощения и других оптических показателей

среды.

Рис. 12.1 Схема прибора для контроля мутности растворов.

Например, в рефрактометрах используют зависимость

коэффициента преломления вещества от его состава. Коэффициент

преломления зависит от частоты (дисперсия). При этом необходимо

учитывать, что для определенных частот света может происходить

аномальное поглощение энергии излучения, может возникать двойное

лучепреломление и т.п.

Существуют рефрактометры отражения,

преломления,

интенсивности, интерференционные.

Рис. 12.2 Принцип работы рефрактометра.

В основе поляриметрии лежит определение оптической активности

среды, то есть используется способность молекул вещества вызывать

поворот плоскости колебаний поляризованных лучей. Используется для

контроля технологических процессов в химической, фармацевтической

промышленности для многокомпонентных растворов.

Спектральная фотометрия. Вещество может излучать или

трансформировать излучение в другие виды энергии. Фотометрия основана

на измерении потока или интенсивности излучения. Спектр излучения

вещества является индивидуальной характеристикой и используется для

анализа его состава, так как несет информацию об его атомном и

молекулярном строении, количественном содержании отдельных

компонентов.

ИК-диапазон излучения характеризует колебательные и вращательные

движения атомов и молекул, а видимый спектр излучения обусловлен

переходами электронов внутри атомов.

При создании приборов данного типа предъявляются повышенные

требования к источникам излучения. Для выделения нужной области спектра

излучения применяют светофильтры (твердотельные жидкие),

дисперсионные решетки,

призмы, или их комбинации. Полученный спектр

наблюдают визуально (спектроскоп), переносят изображение на твердую

копию (спектрограф), с использованием отдельных фотоприемников

(полихроматоры, монохроматоры).

Фотоприемники выбирают по спектральной чувствительности,

стабильности, линейности, по отношению сигнал/шум, старению.

Разрабатывают и новые типы фотоприемников, например,

фотоакустические. Модулированное по амплитуде излучение вызывает

колебание давления в

исследуемом газе и производится анализ акустического

сигнала.

Для получения излучения веществом используют различные способы.

Это воздействие на вещество:

• пламенем;

• люминесценцией;

• тлеющим разрядом (в газах);

• электрической дугой;

• электрической искрой;

• лазером, ионное возбуждение;

• высокочастотное;

• образование плазмы и др.

Проводятся исследования и разрабатываются методы колебательной

спектроскопии, основанные на получении характерного колебательного

спектра вещества. Как известно, объемная молекула имеет (3N-6) степеней

свободы, линейная - (3N-5). Но за счет взаимодействий число степеней

свободы возрастает (неупругое рассеяние квантов). Для обработки таких

спектрограмм используются компьютерные технологии.

18.1 Титрометрический метод химического анализа

Титрометрический анализ является высокочувствительным, быстрым,

надежным способом количественного химического анализа растворов,

достаточно легко поддающимся автоматизации. Суть его заключается в том,

что к раствору вещества, количественное содержание которого нужно

определить (титрант), добавляется определенное количество титрующего

раствора до тех пор, пока не будет достигнута конечная фаза титрования. Для

этой цели используют следующие

реакции:

• нейтрализацию раствора;

• окислительно-восстановительные;

• седиментацию (осаждение) ;

• комплексообразование.

Точка перегиба на графике титрования соответствует точке

эквивалентности, работа устройства в окрестностях этой точки обеспечивает

высокую чувствительность измерительного процесса.

Способы регистрации точек эквивалентности:

• обесцвечивание раствора;

• с использованием ионоселективных электродов;

• полярографический метод;

• кондуктометрический метод;

•

с использованием фотоэлектрических преобразователей.

Примеры приборов …

Практически при каждом производстве существует система контроля

качества, которыми являются различные исследовательские лаборатории. Без

таких лабораторий нельзя определить многие показатели, необходимые для

работы, найти промахи и сильные стороны произведенного продукта.

Для полноценной работы лаборатории и проведения различных анализов

необходима масса разнообразного оборудования. Например

, рефрактометры.

Лабораторные рефрактометры используют для достижения различных

целей исследования, будь то определение количества сухого остатка (в

пищевой промышленности), измерение белка (в медицинских учреждениях)

и т.д. существует много разновидностей рефрактометров, применяемых в

определенных условиях. Например, ручные рефрактометры малогабаритны и

очень удобны. Цифровые портативные рефрактометры подходят для

переноски – они устойчивы к

повреждениям, имеют небольшой размер, при

их использовании достигается высокая точность. Универсальный

рефрактометр подойдет для любой лаборатории.