×
29.03.2019
219.016.ef55

ПРИБОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АВТОМОБИЛЬНОГО БЕНЗИНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002287811
Дата охранного документа
20.11.2006
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Предлагаемое изобретение относится к области контроля качества бензина. Технический результат изобретения заключается в повышении качества и информативности контроля за счет обеспечения возможности измерения октанового числа и электропроводности бензина. Сущность: прибор содержит источник питания, автогенератор, емкостный датчик, детектор информационного сигнала, блок цифровой индикации, переключатель, усилители с порогом усиления по входному сигналу, сумматор и резистор с масштабирующим усилителем. В первом положении переключателя емкостный датчик включен между автогенератором и детектором, соединенным со входами n масштабирующих усилителей, n-1 из которых имеют порог усиления по входному сигналу, выходы усилителей подключены ко входам сумматора, выход которого соединен с блоком цифровой индикации. Во втором положении переключателя емкостный датчик включен между источником питания и резистором, соединенным со входом масштабирующего усилителя, выход которого подключен к блоку цифровой индикации. В положении переключателя "1" производится измерение о.ч. бензина, а в положении "2" - его электропроводности. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области контроля качества автомобильных бензинов.

Одним из основных параметров бензина является октановое число (о.ч.). Стандартные методы измерения о.ч. определены ГОСТ 8826-82 (исследовательский метод) и ГОСТ 511-82 (моторный метод). Однако эти методы требуют применения громоздкого оборудования и являются весьма дорогостоящими.

В последнее время разработан ряд приборов, позволяющих измерять о.ч. экспресс-методом. Принцип их основан на зависимости о.ч. бензина от его диэлектрической проницаемости ε (диэлькометрический метод). Приборы, использующие указанный метод, получили название октанометров [1-6]. Эти приборы компактны и требуют очень мало времени для измерения (до нескольких секунд).

Зависимость о.ч. от ε имеет сложный, нелинейный характер и определяется эмпирически. В некоторых октанометрах эта зависимость выражается в числовой форме и заносится в блок памяти прибора [3], в некоторых приборах она схемотехнически моделируется в виде сложной функциональной зависимости. В приборе, принятом в качестве прототипа [5], зависимость о.ч. от ε описана полиномом третьей степени:

где a1, а2, а3, b, с - постоянные коэффициенты, определяемые из реальной зависимости о.ч. от ε, ρ - плотность бензина, Т - температура бензина. Реализация этой нелинейной зависимости в приборе требует применения сложной электрической схемы с использованием цифровой техники, что приводит к высокой стоимости устройства.

Описанный в [5] прибор содержит емкостный датчик диэлектрической проницаемости бензина, который включен в частотно-зависимую цепь автогенератора. Автогенератор подключен к вычислительному блоку, который в свою очередь соединен с блоком ввода данных и блоком цифровой индикации. Указанные блоки представляют собой довольно сложные цифровые устройства.

С целью упрощения схемы прибора представляется целесообразным формировать зависимость о.ч. от ε не с помощью кубического полинома, а посредством кусочно-линейной аппроксимации реальной зависимости, что позволит описать эту зависимость с любой необходимой точностью и при схемотехнической реализации позволит обойтись только линейными элементами, то есть упростить схему.

Следует отметить также следующее обстоятельство. Определение о.ч. по величине ε не является абсолютным методом измерения о.ч. Дело в том, что введение небольшого количества некоторых добавок (например, ацетона) в низкооктановый бензин увеличивает ε, но не увеличивает о.ч. Это может приводить к существенным погрешностям при измерении октанового числа приборами, использующими диэлькометрический метод. Наличие посторонних составляющих приводит и к другим отклонениям, снижающим качество бензина: ухудшению состава выхлопных газов, перебоям в работе двигателя и т.п. В сомнительных случаях для точного выяснения состава бензина его необходимо подвергать полному физико-химическому анализу, который может быть проведен только в лабораторных условиях и является весьма длительным, трудоемким и дорогостоящим процессом.

Сказанное позволяет сделать вывод, что при экспресс-анализе качества бензина необходимо ввести контроль некоторых дополнительных параметров, которые позволили бы сделать вывод о вероятности наличия в бензине посторонних добавок. Наиболее информативным параметром, с этой точки зрения, является электропроводность, поскольку чистый бензин имеет очень низкую электропроводность, а введение добавок, как правило, существенно повышает ее.

Предлагаемый прибор кроме измерения о.ч. позволяет измерять электропроводность бензина. Он содержит источник питания, автогенератор, емкостный датчик, детектор информационного сигнала, блок цифровой индикации. Отличие предлагаемого прибора в том, что в него введен переключатель, усилители с порогом усиления по входному сигналу, сумматор и резистор с масштабирующим усилителем. В первом положении переключателя емкостный датчик включен между автогенератором и детектором, соединенным со входами n масштабирующих усилителей, n-1 из которых имеют порог усиления по входному сигналу, выходы усилителей подключены ко входам сумматора, выход которого соединен с блоком цифровой индикации. Во втором положении переключателя емкостный датчик включен между источником питания и резистором, соединенным со входом масштабирующего усилителя, выход которого подключен к блоку цифровой индикации.

На фиг.1 приведена блок-схема прибора, на которой 1 - автогенератор, 2 - емкостный датчик, 3 - детектор информационного сигнала, 4, 5, 6 - линейные операционные усилители, 7 - сумматор, 8 - блок цифровой индикации, 9 - источник питания, 10 - резистор с известной величиной сопротивления, 11 - масштабирующий усилитель, S1 - трехсекционный переключатель вида измерений. В положении переключателя «1» производится измерение о.ч. бензина, а в положении «2» - его электропроводности.

При измерении о.ч., как и в прототипе, используется диэлькометрический метод. Напряжение E(ε), пропорциональное диэлектрической проницаемости бензина, вырабатывается с помощью автогенератора 1, емкостного датчика 2 и детектора сигнала 3. Величина Е(ε) определяется выражением:

где Eг - выходное напряжение генератора 1, ω - частота генератора, R - сопротивление нагрузки детектора 3, Сд(ε) - электрическая емкость датчика 2. Емкостный датчик 2 представляет собой два коаксиальных металлических цилиндра, пространство между которыми при измерениях заполняется бензином с диэлектрической проницаемостью ε. Электрическая емкость заполненного датчика определяется выражением:

где С0 - полная емкость пустого датчика, ΔC - конструктивная емкость датчика, которая не связана с наличием в датчике бензина (ΔC≪С0). Однако, в отличие от прототипа формирование зависимости о.ч. от ε бензина производится посредством кусочно-линейной аппроксимации реальной зависимости. На фиг.2 показана зависимость напряжения U, отображающего октановое число, от информационного напряжения Е(ε), вырабатываемого емкостным датчиком. Штриховой линией показана реальная зависимость, а сплошной линией ее аппроксимация тремя линейными отрезками. Число таких отрезков может быть любым. Напряжения E1, E2, ..., соответствующие заданным значениям ε, рассчитываются по формулам (2), (3). Напряжения U1, U2, ... должны отражать о.ч. бензина, то есть должны быть кратны этому числу. Так, например, для бензина с о.ч. 80 напряжение U должно быть равно 800 мВ, для бензина с о.ч. 92 напряжение U должно составлять 920 мВ и т.д. Каждый линейный участок характеризуется своим коэффициентом наклона к горизонтальной оси. Эти коэффициенты вычисляются по формулам:

Первый линейный участок продолжается и левее точки (E1, U1) с тем же наклоном вплоть до значения напряжения Е, соответствующего пустому датчику (ε=1). Математически ломаная линия на фиг.2 описывается уравнениями:

где U0 - напряжение смещения, определяющее необходимое положение всей ломаной линии относительно оси U. Значение U0 определяется по любой конкретной точке ломаной линии, например, по точке (E1, U1):

При измерении о.ч. сигнал с генератора 1 подается на емкостный датчик 2. С датчика информационный сигнал Е(ε) через детектор 3 подается на входы линейных операционных усилителей 4, 5, 6 с коэффициентами усиления k1, k2-k1, k3-k2, соответственно. При этом усилитель 5 имеет порог усиления Е2, а усилитель 6 - порог усиления Е3. Если напряжение Е ниже порогового значения, то на выходе данного усилителя напряжение равно нулю. После достижения порогового значения появляется выходное напряжение. Поэтому при Е<Е2 работает только усилитель 4, при Е2<Е<Е3 работают усилители 4, 5, а при Е3<Е<E4 работают все усилители. Реализация усилителя с порогом усиления по входному сигналу достаточно проста. Она требует дополнительного подключения к операционному усилителю только двух диодов. Сигналы с выходов усилителей 4, 5, 6 поступают на сумматор 7. На него поступает также напряжение смещения U0. Таким образом, выходное напряжение сумматора соответствует формулам (5), (6), (7). С выхода сумматора сигнал поступает на блок цифровой индикации 8, который содержит стандартный аналого-цифровой преобразователь и жидкокристаллический индикатор.

При измерении электропроводности бензина датчик 2 (фиг.1) включается между источником питания 9 и резистором 10 с известной величиной сопротивления, напряжение с которого подается на вход масштабирующего усилителя 11. С выхода этого усилителя сигнал поступает на блок цифровой индикации 8. При измерении электропроводности реализуется принципиальная схема, показанная на фиг.3. Датчик Д (блок 2 на фиг.1), заполненный бензином, сопротивление которого обозначено через Rx, соединен последовательно с резистором (блок 10 на фиг.1), сопротивление R которого известно. Эта цепь подключена к источнику питания (блок 9 на фиг.1) с напряжением Е0. Напряжение u, возникающее на сопротивлении R, подано на вход масштабирующего усилителя У (блок 11 на фиг.1) с коэффициентом усиления m. Напряжение с выхода усилителя uвых=mu поступает на блок цифровой индикации (блок 8 на фиг.1). Сопротивление Rx очень велико (сотни МОм), поэтому выполняется условие R≪Rx. При этом:

Следовательно, проводимость бензина в датчике равна:

Удельная проводимость бензина выражается формулой:

где S - площадь электродов датчика, L - расстояние между электродами датчика. Удельная проводимость (электропроводность) через выходное напряжение uвых определяется соотношением:

Коэффициент усиления m усилителя У подбирается таким образом, чтобы между напряжением uвых, отображаемым на блоке цифровой индикации в вольтах, и удельной электропроводностью, измеряемой в наносименсах/метр (нСм/м), было определенное кратное соотношение. Иначе говоря, коэффициент m создает масштаб для измерения удельной электропроводности.

Для проверки работы предлагаемого устройства был выполнен экспериментальный прибор, моделирующий зависимость о.ч. от ε в виде ломаной линии из двух линейных участков и позволяющий измерять электропроводность по предлагаемой схеме. Автогенератор был реализован на микросхеме К561ЛА7, детектор сигнала на диодах КД522Б, все усилители и сумматор на операционных усилителях типа К1401УД2. В качестве блока цифровой индикации были применены аналого-цифровой преобразователь типа КР572ПВ5 и жидкокристаллический индикатор ИЖЦ14-4/7. В качестве источника питания была использована батарея типа «Крона» с напряжением 9 В. Макет прибора позволял измерять о.ч. бензина в диапазоне от 72 до 95 единиц. Граница между двумя линейными участками ломаной линии была установлена в точке, соответствующей 92 единицам октанового числа. При этом разрешающая способность составляла 0,1 единицы о.ч., а погрешность измерения не превышала 1,0 единицы о.ч. Диапазон измерения электропроводности составлял от 0 до 20 нСм/м с разрешающей способностью 0,01 нСм/м.

Преимущество предлагаемого прибора по сравнению с прототипом заключается в упрощении схемы и удешевлении прибора за счет применения только линейных элементов схемы, а также в существенном расширении возможностей контроля качества бензина за счет измерения не только о.ч. бензина, но и его электропроводности, что повышает информативность контроля.

Источники информации:

1. Астапов В.Н., Скворцов Б.В. Электронный октанометр. Журнал «Измерительная техника», 1999, №10, с.63-65.

2. Октанометр СВП 1.00.000; ООО НПИКЦ, г.Санкт-Петербург.

3. Октанометр. Инстьитут химии нефти СО РАН, г.Томск.

4. Октанометр АС-98. ООО «Протон», г.Самара.

5. Шатохин В.Н. и др. Способ и устройство для определения октановых чисел автомобильных бензинов. - Патент №2100803, Россия. Бюллетень изобретений №36, 1997 г.

6. Октанометр АК-3Б. Инженерная академия, Сибирский филиал, г.Новосибирск.

Прибордляэкспресс-контролякачестваавтомобильногобензина,содержащийисточникпитания,автогенератор,емкостныйдатчик,детекторинформационногосигнала,блокцифровойиндикации,отличающийсятем,чтовприборвведеныпереключатель,усилителиспорогомусиленияповходномусигналу,сумматорирезисторсмасштабирующимусилителем,приэтомвпервомположениипереключателяемкостныйдатчиквключенмеждуавтогенераторомидетектором,которыйсоединенсовходамиnмасштабирующихусилителей,n-1изкоторыхимеютпорогусиленияповходномусигналу,выходывсехусилителейподключеныковходамсумматора,выходкоторогосоединенсблокомцифровойиндикации,вовторомположениипереключателяемкостныйдатчиквключенмеждуисточникомпитанияирезистором,соединеннымсовходоммасштабирующегоусилителя,выходкоторогоподключенкблокуцифровойиндикации.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-7 из 7.
08.03.2019
№219.016.d45d

Способ получения органоминеральных композиций

Изобретение относится к области производства композиционных материалов на основе органоминеральных смесей и может быть использовано для получения строительных и др. материалов с заранее заданными свойствами. Способ получения органоминеральных композиций включает смешение полимерной матрицы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002284335
Дата охранного документа: 27.09.2006
21.03.2019
№219.016.ec0b

Способ обработки почвы, зараженной остатками токсичных веществ в виде соединений мышьяка

Изобретение относится к технологиям обеззараживания почв, содержащих остатки токсичных веществ, в частности в виде соединений мышьяка. Почву нагревают СВЧ-энергией до температуры 300-350°С в течение 3-5 минут на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см. Частота...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002308104
Дата охранного документа: 10.10.2007
04.04.2019
№219.016.fbb3

Способ матричной иммобилизации промышленных отходов радиохимических и химико-металлургических производств

Изобретение относится к переработке радиоактивных отходов (РАО). Сущность изобретения в способе матричной иммобилизации промышленных отходов радиохимических и химико-металлургических производств, включающем предварительную подготовку исходного раствора промышленных отходов и пропитку им...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002281573
Дата охранного документа: 10.08.2006
17.04.2019
№219.017.1553

Многофункциональное интегральное магнитополупроводниковое устройство

Изобретение относится к интегральной магнитоэлектронике, а более конкретно к магнитополупроводниковым, многофункциональным микроэлектронным управляемым устройствам, ЧИПам, микромодулям, микросистемам с управлением энергетическими, спектральными, шумовыми характеристиками сигналов, их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002280917
Дата охранного документа: 27.07.2006
06.07.2019
№219.017.a777

Свч-прибор м-типа с коаксиальным выводом энергии

Предлагаемое изобретение относится к электровакуумным приборам СВЧ М-типа с радиально расположенными коаксиальными выводами энергии. Наличие в приборе мощных электромагнитных полей способствует попаданию электронов из пространства взаимодействия в область между внутренним и наружным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287202
Дата охранного документа: 10.11.2006
06.07.2019
№219.017.a778

Вывод энергии мощного свч-прибора

Предлагаемое изобретение относится к мощным электровакуумным СВЧ-приборам с коаксиальными или коаксиально-волноводными выводами энергии. Техническим результатом является обеспечение прочности вывода энергии при повышении средней мощности прибора. Внутренние проводники коаксиалов вывода энергии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287201
Дата охранного документа: 10.11.2006
06.07.2019
№219.017.a7b6

Вторично-эмиссионный катод для прибора м-типа

Изобретение относится к конструированию электровакуумных приборов СВЧ, в частности к катоду прибора М-типа для режима безмодуляторного питания. Катод содержит керн, выполненный из тугоплавкого металла, например из молибдена. В керне выполнена внутренняя полость для охлаждения катода. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002250528
Дата охранного документа: 20.04.2005
Показаны записи 1-10 из 13.
27.05.2013
№216.012.4353

Способ эндоскопического гемостаза при гастродуоденальных кровотечениях

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для эндоскопического гемостаза при гастродуоденальных кровотечениях. Для этого воздействуют на очаг кровотечения в течение 10÷20 секунд ламинарным потоком нагнетаемого воздуха. При этом воздух нагревают до температуры 350°-750°С...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482812
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.09.2013
№216.012.6f0a

Способ изготовления керамических изделий на основе диоксида циркония

Изобретение относится к изготовлению керамических изделий из материала на основе частично стабилизированного диоксида циркония: сверхострых и износостойких высокопрочных режущих инструментов для хирургии, травматологии, ортопедии и протезирования, безызносных пар трения для подшипников, мелющих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494077
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.04.2015
№216.013.3eb2

Способ дистанционного бесконтактного зондирования, каротажа пород и позиционирования снаряда в буровой скважине

Изобретение относится к области геофизики, геологической разведки и может быть использовано при пробном, поисковом и эксплуатационном бурении скважин. Предложен способ зондирования, каротажа пород и позиционирования снаряда в буровой скважине, включающий генерацию электромагнитного и магнитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547538
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.11.2015
№216.013.8ee5

Дистанционный геолого-разведочный измерительно-вычислительный комплекс "тантал"

Изобретение относится к области геологоразведки и может быть использовано при поисковом или эксплуатационном бурении скважин. Устройство в виде геолого-разведочного измерительно-вычислительного комплекса, предназначенного для каротажа пород и позиционирования снаряда в буровой скважине и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568190
Дата охранного документа: 10.11.2015
13.10.2018
№218.016.914b

Портативное устройство для коагуляции тканей

Изобретение относится к медицинскому приборостроению, в частности к способам остановки кровотечения из гастродуоденальных язв. Портативное устройство для коагуляции тканей содержит подключенные к источнику питания формирователь управляющих напряжений, связанный с управляемым генератором тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669482
Дата охранного документа: 11.10.2018
08.03.2019
№219.016.d45d

Способ получения органоминеральных композиций

Изобретение относится к области производства композиционных материалов на основе органоминеральных смесей и может быть использовано для получения строительных и др. материалов с заранее заданными свойствами. Способ получения органоминеральных композиций включает смешение полимерной матрицы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002284335
Дата охранного документа: 27.09.2006
11.03.2019
№219.016.d949

Система управления работой цилиндра

Система предназначена для управления работой пневмо- и гидроцилиндров. Система включает нормально замкнутый датчик давления с дополнительным дросселем и обратным клапаном, установленные между распределителем и штоковой (холостой) полостью цилиндра. Дроссель с обратным клапаном необходим для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002351809
Дата охранного документа: 10.04.2009
21.03.2019
№219.016.ec0b

Способ обработки почвы, зараженной остатками токсичных веществ в виде соединений мышьяка

Изобретение относится к технологиям обеззараживания почв, содержащих остатки токсичных веществ, в частности в виде соединений мышьяка. Почву нагревают СВЧ-энергией до температуры 300-350°С в течение 3-5 минут на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см. Частота...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002308104
Дата охранного документа: 10.10.2007
04.04.2019
№219.016.fbb3

Способ матричной иммобилизации промышленных отходов радиохимических и химико-металлургических производств

Изобретение относится к переработке радиоактивных отходов (РАО). Сущность изобретения в способе матричной иммобилизации промышленных отходов радиохимических и химико-металлургических производств, включающем предварительную подготовку исходного раствора промышленных отходов и пропитку им...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002281573
Дата охранного документа: 10.08.2006
17.04.2019
№219.017.1553

Многофункциональное интегральное магнитополупроводниковое устройство

Изобретение относится к интегральной магнитоэлектронике, а более конкретно к магнитополупроводниковым, многофункциональным микроэлектронным управляемым устройствам, ЧИПам, микромодулям, микросистемам с управлением энергетическими, спектральными, шумовыми характеристиками сигналов, их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002280917
Дата охранного документа: 27.07.2006
+ добавить свой РИД