RU2163373C1 - Device measuring parameters of liquid fuel - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device measuring parameters of liquid fuel has controlled generator, information processing unit, unit controlling frequency of controlled generator, indicator, unit measuring actual part ε′ of complex dielectric constant which incorporates reference frequency generator, mixer and frequency meter, measurement and standard resonators connected to output of frequency-controlled generator and coupled with outputs to proper inputs of detector of unit measuring imaginary part ε″ of complex dielectric component and output of detector is connected through analog-to-digital converter of same unit to input ε″ of information processing unit. Output of reference frequency generator is connected to one of inputs of mixer whose second input is linked to output of frequency-controlled generator and whose output is connected to input of frequency meter connected with output to input ε′ of information processing unit. One of outputs of the latter is connected through control unit to controlling input of frequency-controlled generator, second output of information processing unit is linked to indicator and its third output is used for connection to outside computer. EFFECT: provision for timely measurement of octane and cetane numbers of liquid fuel with high accuracy and authenticity of results, for automation of test and control over modes of technological cycle. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области анализа материалов путем определения их физических свойств с помощью радиотехнических средств и может найти широкое применение для анализа жидких топлив, в частности для определения их октанового (цетанового) числа при аттестации и сертификации готовой продукции, а также для контроля параметров промежуточных жидких фракций нефтепродуктов непосредственно в технологическом процессе производства топлив. The invention relates to the field of analysis of materials by determining their physical properties using radio equipment and can be widely used for the analysis of liquid fuels, in particular for determining their octane (cetane) number in the certification and certification of finished products, as well as for controlling parameters of intermediate liquid fractions petroleum products directly in the fuel production process.

Колебания параметров жидких топлив обусловлены различиями в химико-физических свойствах исходных материалов, отклонениями, даже незначительными, от технологических требований в процессе производства этих топлив, условиями их хранения, транспортировки и другими причинами. Fluctuations in the parameters of liquid fuels are due to differences in the chemical and physical properties of the starting materials, deviations, even insignificant, from technological requirements in the production process of these fuels, storage conditions, transportation and other reasons.

Общепринятым стандартизованным информативным параметром жидкого топлива, характеризующим его качество и область применения, является октановое (цетановое) число этого топлива. The generally accepted standardized informative parameter of liquid fuel, characterizing its quality and scope, is the octane (cetane) number of this fuel.

Существующие в настоящее время методы измерения октановых и цетановых чисел готовых топлив, основанные на оценке их детонационных свойств, сложны, требуют громоздкого оборудования, специальных реактивов, занимают много времени и принципиально непригодны для непрерывного контроля технологического процесса производства топлив. Поэтому контроль октановых и цетановых чисел производится эпизодически, что может приводить к отклонениям параметров топлив от требований ГОСТ 2084-77, что, в свою очередь, может требовать дополнительных затрат на коррекцию готовой продукции при ее аттестации и сертификации. The currently existing methods for measuring the octane and cetane numbers of finished fuels, based on the assessment of their detonation properties, are complex, require cumbersome equipment, special reagents, take a lot of time and are fundamentally unsuitable for continuous monitoring of the fuel production process. Therefore, octane and cetane numbers are monitored occasionally, which can lead to deviations of the fuel parameters from the requirements of GOST 2084-77, which, in turn, may require additional costs for the correction of finished products during their certification and certification.

Таким образом, актуальной задачей в настоящее время является создание устройства, обеспечивающего оперативный и достаточно точный контроль октанового и цетанового чисел готовых жидких топлив и их промежуточных фракций непосредственно в технологическом процессе их производства с целью коррекции, в случае необходимости, режимов технологического процесса. Thus, an urgent task at present is the creation of a device that provides operational and fairly accurate control of the octane and cetane numbers of finished liquid fuels and their intermediate fractions directly in the technological process of their production in order to correct, if necessary, the process conditions.

Известен моторный (исследовательский) метод определения октанового числа топлива для двигателей (ГОСТ 511-82; СТ СЭВ 2243-80). Метод состоит в сравнении детонационной стойкости испытуемого топлива с детонационной стойкостью эталонного топлива, выраженной октановым числом. При этом используется установка одноцилиндровая типа УИТ-65 или другая с переменной степенью сжатия, в комплекте с электронным детонатором, а также набор эталонных топлив. Метод включает в себя этапы подготовки к испытанию, испытания и обработку результатов с вычислением октанового числа испытуемого топлива. Точность этого метода считается удовлетворительной при выполнении двух условий:
1. Сходимость: два результата испытаний одним исполнителем на одной установке достоверны, если расхождение не превышает 0,5 октановой единицы (95% доверительная вероятность).Known motor (research) method for determining the octane number of fuel for engines (GOST 511-82; ST SEV 2243-80). The method consists in comparing the detonation resistance of the test fuel with the detonation resistance of the reference fuel, expressed as an octane number. In this case, a single-cylinder installation of the UIT-65 type or another with a variable compression ratio, complete with an electronic detonator, as well as a set of reference fuels are used. The method includes the stages of preparation for testing, testing and processing of the results with the calculation of the octane number of the test fuel. The accuracy of this method is considered satisfactory when two conditions are met:
1. Convergence: two test results by one executor on one installation are reliable if the discrepancy does not exceed 0.5 octane units (95% confidence probability).

2. Воспроизводимость: два результата испытаний на двух различных установках достоверны, если расхождение не превышает 1,6 октановой единицы (95% доверительная вероятность). 2. Reproducibility: two test results at two different facilities are reliable if the discrepancy does not exceed 1.6 octane (95% confidence probability).

Несмотря на то, что данный метод является общепринятым, ему присущи следующие недостатки: принципиальная непригодность для контроля технологического процесса, длительный процесс измерения октанового (цетанового) числа, сложность автоматизации процесса измерения. Despite the fact that this method is generally accepted, it has the following disadvantages: the fundamental unsuitability for monitoring the process, the lengthy process of measuring the octane (cetane) number, the complexity of automating the measurement process.

Известен способ определения октанового числа топлива (а. с. СССР N 1416909, М. кл. 4 G 01 N 33/22), при котором испытания проводят на реальном двигателе, предварительно калибруемом путем построения калибровочной кривой, представляющей зависимость концентрации углеводорода, например в мл/л от известного октанового числа, полученных из паспортных данных на топливо. Способ осуществляют следующим образом. Берут любой карбюраторный двигатель и строят для него детонационную кривую, используя для работы двигателя бензин с известным октановым числом и углеводороды с большой детонационной стойкостью. Приготавливают рабочие смеси (топлива) с различным процентным соотношением углеводорода и обеспечивают последовательную работу двигателя на этих смесях до детонационного режима. В координатах "известное октановое число - процентное содержание углеводорода" строят "точку", соответствующую процентному содержанию углеводорода в рабочей смеси (топливе) при работе двигателя в детонационном режиме. Затем по этой "точке" на детонационной кривой определяют октановое число испытуемого топлива. A known method for determining the octane number of fuel (a.a. USSR N 1416909, M. cl. 4 G 01 N 33/22), in which the tests are carried out on a real engine, previously calibrated by constructing a calibration curve representing the dependence of the concentration of hydrocarbon, for example ml / l of the known octane obtained from the passport data for fuel. The method is as follows. They take any carburetor engine and build a detonation curve for it, using gasoline with a known octane number and hydrocarbons with high detonation resistance to operate the engine. Prepare working mixtures (fuels) with a different percentage of hydrocarbon and ensure consistent engine operation on these mixtures until the detonation mode. In coordinates "known octane number - the percentage of hydrocarbon" build a "point" corresponding to the percentage of hydrocarbon in the working mixture (fuel) when the engine is in detonation mode. Then, the octane number of the test fuel is determined from this "point" on the detonation curve.

Данный метод, являющийся разновидностью моторного метода, характеризуется недостатками, аналогичными для моторного метода. This method, which is a kind of motor method, is characterized by disadvantages similar to the motor method.

Известен также способ определения параметров октана (Франция, з-ка N 2611911, М.кл. G 01 N 33/22, 21/35), при котором используют ИК-спектрометр, работающий в ближней ИК-области спектра, для измерения поглощения образца в области от 4800 до 4000 см^-1; выбирают затем в этой области N фиксированных значений частот для установления статистических корреляций с искомыми параметрами октана: рассчитывают заданный параметр с применением корреляционного соотношения между N значениями поглощения. Корреляцию определяют экспериментально-регрессивным методом, независимо от типа используемого спектрометра, с выбором N наиболее информативных значений частоты.There is also a method for determining the parameters of octane (France, part N 2611911, M.cl. G 01 N 33/22, 21/35), which uses an infrared spectrometer operating in the near infrared region of the spectrum to measure the absorption of the sample in the range from 4800 to 4000 cm ^-1 ; then N fixed frequency values are then selected in this region to establish statistical correlations with the desired octane parameters: a given parameter is calculated using the correlation relationship between N absorption values. The correlation is determined by the experimental regression method, regardless of the type of spectrometer used, with the choice of N most informative frequency values.

Данный способ косвенного определения параметров топлива характеризуется использованием сложного дорогостоящего оборудования, что затрудняет его использование для текущего оперативного контроля технологического процесса производства топлив. This method of indirectly determining the fuel parameters is characterized by the use of sophisticated expensive equipment, which makes it difficult to use it for the current operational control of the fuel production process.

Известно устройство для определения параметров топлива (Япония N 1-68659, М. кл. G 01 N 33/22), содержащее высокочастотное приспособление, возбуждающее магнитную трубку, включенную с помощью байпаса между топливным баком и топливным насосом, датчики температуры и частотомер, регистрирующий частоту вибрации магнитной трубки. Параметры топлива связаны с частотой вибрации магнитной трубки и температурой топлива. Детектируя выходные сигналы частотомера, определяют октановое или цетановое число топлива. A device for determining the parameters of the fuel (Japan N 1-68659, M. CL G 01 N 33/22), containing a high-frequency device that excites a magnetic tube connected by bypass between the fuel tank and the fuel pump, temperature sensors and a frequency meter registering vibration frequency of the magnetic tube. Fuel parameters are related to the vibration frequency of the magnetic tube and the temperature of the fuel. By detecting the output signals of the frequency meter, the octane or cetane number of the fuel is determined.

В данном устройстве также используется разновидность моторного метода со всеми присущими ему недостатками, за исключением необходимости использования специальных реактивов. This device also uses a variety of motor method with all its inherent disadvantages, with the exception of the need to use special reagents.

Ближайшим аналогом (прототипом) предполагаемого технического решения является устройство для контроля концентрации примесей в жидкостях путем измерения комплексной диэлектрической постоянной (О.И.Ястребов. Применение техники сверхвысоких частот в целлюлозно-бумажном производстве. М.: Лесная промышленность, 1977 г. , стр. 28-30). Устройство содержит управляемый (модулируемый) генератор, измерительный резонатор, подключенный к выходу генератора "на отражение", блок измерения действительной части ε′ комплексной диэлектрической постоянной с механическим приводом отсчета ее величины, блок измерения мнимой части ε″ комплексной диэлектрической постоянной, включающий в себя детектор, связанный с измерительным резонатором, схему сравнения фаз и индикаторы действительной и мнимой частей диэлектрической постоянной. The closest analogue (prototype) of the proposed technical solution is a device for controlling the concentration of impurities in liquids by measuring the complex dielectric constant (O. I. Yastrebov. The use of microwave technology in pulp and paper production. M.: Forest industry, 1977, p. 28-30). The device contains a controlled (modulated) generator, a measuring resonator connected to the output of the “reflection” generator, a unit for measuring the real part ε ′ of the complex dielectric constant with a mechanical drive for reading its magnitude, a unit for measuring the imaginary part ε ″ complex dielectric constant, which includes a detector associated with the measuring resonator, a phase comparison circuit and indicators of the real and imaginary parts of the dielectric constant.

Основными недостатками данного устройства являются невозможность использования для текущего контроля режимов технологического процесса производства топлив из-за использования одного резонатора, что не позволяет определять отклонения параметров измеряемого топлива от эталонного, а также недостаточная разрешающая способность измерения действительности части ε′ в силу применения механического привода отсчета ее величины. Кроме того, данное устройство не обладает достаточно высокой точностью измерения параметров исследуемого жидкого диэлектрика, так как в результатах измерения не компенсируются погрешности, вносимые материалом кюветы (трубки), в которой находится исследуемый образец. The main disadvantages of this device are the inability to use the fuel production process for current monitoring due to the use of a single resonator, which does not allow determining deviations of the measured fuel parameters from the reference one, as well as the insufficient resolution of measuring the reality of part ε ′ due to the use of a mechanical readout drive quantities. In addition, this device does not have a sufficiently high accuracy of measuring the parameters of the investigated liquid dielectric, since the measurement results do not compensate for errors introduced by the material of the cell (tube) in which the sample is located.

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства, обеспечивающего оперативное измерение октанового или цетанового чисел жидких топлив с высокой точностью и достоверностью результатов, а также возможность создания на его основе автоматизированных систем контроля и управления режимами технологического процесса производства жидких топлив с заданными величинами октанового или цетанового чисел. The objective of the present invention is to develop a device that provides operational measurement of octane or cetane numbers of liquid fuels with high accuracy and reliability of the results, as well as the possibility of creating on its basis automated systems for monitoring and controlling the modes of the technological process of production of liquid fuels with specified values of octane or cetane numbers.

Согласно изобретению, эта задача реализуется следующим образом. В устройство для измерения параметров примесных жидкостей, в частности жидких топлив, содержащее управляемый генератор, измерительный резонатор, связанный с выходом генератора, блок измерения действительной части ε′ комплексной диэлектрической постоянный, блок измерения мнимой части ε″ комплексной диэлектрической постоянной, включающий в себя детектор, связанный с измерительным резонатором и индикатор, дополнительно введены эталонный резонатор, входящие в состав блока измерения ε′ генератор опорной частоты, смеситель и частотомер, входящий в состав блока измерения ε″ аналого-цифровой преобразователь, блок обработки информации и блок управления частотой управляемого генератора, при этом оба резонатора - эталонный и измерительный - подключены "на проход" к выходу управляемого по частоте генератора и связаны выходами с соответствующими входами детектора блока измерения ε″. Выход детектора через аналого-цифровой преобразователь соединен со входом ε″ блока обработки информации. Выход генератора опорной частоты блока измерения ε′ подключен к одному из входов смесителя, второй вход которого соединен с выходом управляемого по частоте генератора, а выход - со входом частотомера, подключенного выходом к входу ε′ блока обработки информации, один из выходов которого через блок управления соединен с управляющим входом управляемого по частоте генератора, второй выход блока обработки информации подключен к индикатору, а третий выход служит для связи с внешней ЭВМ. According to the invention, this task is implemented as follows. In the device for measuring the parameters of impurity liquids, in particular liquid fuels, containing a controlled generator, a measuring resonator associated with the output of the generator, a unit for measuring the real part ε ′ complex dielectric constant, a unit for measuring the imaginary part ε ″ complex dielectric constant, which includes a detector, associated with the measuring resonator and an indicator, a reference resonator is additionally introduced, which are part of the measuring unit ε ′ reference frequency generator, mixer and frequency included in the measurement unit ε ″ analog-to-digital converter, information processing unit and frequency control unit of the controlled oscillator, while both resonators — the reference and measuring ones — are connected “in-pass” to the output of the frequency-controlled oscillator and connected by the outputs to the corresponding inputs of the detector ε ″ measurement unit. The output of the detector through an analog-to-digital converter is connected to the input ε ″ of the information processing unit. The output of the reference frequency generator of the measuring unit ε ′ is connected to one of the inputs of the mixer, the second input of which is connected to the output of the frequency-controlled generator, and the output is connected to the input of the frequency meter connected to the input ε ′ of the information processing unit, one of the outputs of which is through the control unit connected to the control input of a frequency-controlled generator, the second output of the information processing unit is connected to an indicator, and the third output is used to communicate with an external computer.

Поставленная задача в данном изобретении достигается следующим образом:
- введение эталонного резонатора обеспечивает возможность оперативного сопоставления параметров эталонного и исследуемого образцов топлив, что необходимо для контроля режимов технологического процесса производства топлив:
- использование режимов работы эталонного и измерительного резонаторов "на проход" позволяет в процессе электронной перестройки частоты управляемого генератора последовательно во времени измерять параметры эталонного и исследуемого топлив, что обеспечивает возможность автоматизации процесса измерения:
- использование опорного генератора и общего для обоих резонаторов детектора позволяет существенно снизить требования к стабильности параметров обоих генераторов и детектора, и, при компенсационном методе обработки, существенно снизить инструментальную погрешность. Кроме того, введение опорного генератора обеспечивает повышение разрешающей способности устройства при определении действительной части ε′ комплексной диэлектрической постоянной;
- введение блока обработки информации в составе микро-ЭВМ с банком данных "параметры комплексной диэлектрической постоянной - октановое число", позволяет в автоматизированном режиме непосредственно определять октановое число топлива, а также выводить результаты измерений на внешнюю ЭВМ и компьютерную сеть.The task in this invention is achieved as follows:
- the introduction of a reference resonator provides the ability to quickly compare the parameters of the reference and studied samples of fuels, which is necessary to control the modes of the technological process of fuel production:
- the use of the operating modes of the reference and measuring resonators "per pass" allows the process of electronic tuning of the frequency of the controlled generator to consistently measure the parameters of the reference and studied fuels in time, which allows the automation of the measurement process:
- the use of a reference oscillator and a detector common to both resonators can significantly reduce the stability requirements for the parameters of both generators and the detector, and, with a compensation processing method, significantly reduce the instrumental error. In addition, the introduction of a reference generator provides an increase in the resolution of the device when determining the real part ε ′ of the complex dielectric constant;
- the introduction of an information processing unit as part of a microcomputer with a data bank “integrated dielectric constant parameters - octane number”, allows in an automated mode to directly determine the octane number of fuel, as well as output measurement results to an external computer and computer network.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема предлагаемого устройства для измерения параметров жидких топлив. The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the proposed device for measuring the parameters of liquid fuels.

Предлагаемое устройство для измерения параметров жидких топлив содержит управляемый по частоте генератор 1, измерительный и эталонный резонаторы 2,3, подключенные "на проход" к выходу генератора 1, блок 4 измерения действительной части ε′ комплексной диэлектрической постоянной, блок 5 измерения мнимой части ε″ комплексной диэлектрической постоянной, блок 6 обработки информации, блок 7 управления частотой управляемого генератора 1 и индикатор 8. Блок 4 измерения ε′ включает в себя генератор 9 опорной частоты, смеситель 10 и частотомер 11, при этом выход генератора 9 опорной частоты подключен к одному из входов смесителя 10, второй вход которого соединен с выходом управляемого по частоте генератора 1, а выход - с входом частотомера 11, подключенного выходом к входу ε′ блока 6 обработки информации. Блок 5 измерения ε″ включает в себя детектор 12, соединенный входами с выходами резонаторов 2, 3, и аналого-цифровой преобразователь 13, вход которого подключен к выходу детектора 12, а выход - к входу ε″ блока 6 обработки информации. Один из выходов блока 6 обработки информации через блок 7 управления соединен с управляющим входом управляемого по частоте генератора 1. Второй выход блока 6 обработки информации подключен к индикатору 8, а третий выход служит для связи с внешней ЭВМ. Блок 6 обработки информации выполнен, например, на базе микро-ЭВМ или аналогичной микропроцессорной системы с банком эталонных данных "параметры комплексной диэлектрической постоянной - октановое число". Блок 7 управления частотой генератора 1 выполнен, например, по схеме электронно-управляемого генератора пилообразного напряжения. В резонаторах 2, 3 предусмотрена установка измеряемого и эталонного образцов топлив. The proposed device for measuring the parameters of liquid fuels contains a frequency-controlled oscillator 1, measuring and reference resonators 2,3, connected “in a pass” to the output of the generator 1, unit 4 for measuring the real part ε ′ of the complex dielectric constant, unit 5 for measuring the imaginary part ε ″ complex dielectric constant, information processing unit 6, frequency control unit 7 of the controlled generator 1 and indicator 8. Measurement unit 4 ′ includes a reference frequency generator 9, a mixer 10 and a frequency meter 11, at ohm output reference frequency generator 9 is connected to one input of a mixer 10, a second input connected to the output controls the frequency generator 1, and the output - to the input of the frequency counter 11 is connected to the input of the output ε 'information processing unit 6. The ε ″ measurement unit 5 includes a detector 12 connected by inputs to the outputs of the resonators 2, 3, and an analog-to-digital converter 13, the input of which is connected to the output of the detector 12, and the output is connected to the ε ″ input of the information processing unit 6. One of the outputs of the information processing unit 6 through the control unit 7 is connected to the control input of the frequency-controlled generator 1. The second output of the information processing unit 6 is connected to the indicator 8, and the third output is used for communication with an external computer. The information processing unit 6 is made, for example, on the basis of a microcomputer or a similar microprocessor system with a bank of reference data “parameters of the complex dielectric constant - octane number”. The frequency control unit 7 of the generator 1 is made, for example, according to the scheme of an electronically controlled sawtooth voltage generator. In the resonators 2, 3, the installation of the measured and reference fuel samples is provided.

Предложенное устройство для измерения параметров жидких топлив работает следующим образом. The proposed device for measuring the parameters of liquid fuels works as follows.

После введения в измерительный и эталонный резонаторы 2, 3 кювет с образцами измеряемого и эталонного топлив в блоке 6 обработки информации по внешней команде или автоматически вырабатывается сигнал на блок 7 управления начала программной перестройки частоты управляемого по частоте генератора 1 от ее максимального до минимального значений. Когда частота генератора 1 попадет в полосу пропускания эталонного резонатора 3, на выходе детектора 12 появится сигнал, который через аналого-цифровой преобразователь 13 поступает на вход ε″ блока 6 обработки информации. После появления сигнала на входе ε″ блок 6 обработки информации переходит в режим поиска максимальной величины этого сигнала, соответствующей настройке частоты генератора 1 на резонансную частоту эталонного резонатора 3, определяет и регистрирует максимальную величину сигнала I_эт. Одновременно с регистрацией I_эт в блоке 6 регистрируется значение разностной частоты ΔF_эт перестраиваемого и опорного генератора 1 и 9, поступающей с выхода смесителя 10 через частотомер 11 на вход ε′ блока 6, т. е. ΔF_эт = F_1эт - F₉, где F_1эт и F₉ - частоты перестраиваемого и опорного генераторов 1,9. После регистрации величин I_эт и ΔF_эт блок 6 обработки информации через блок 7 управления продолжает перестройку частоты перестраиваемого генератора 1, в процессе которой аналогичным образом проводится поиск, определение и регистрация максимальной величины сигнала I_изм на выходе детектора 12, соответствующего настройке частоты генератора 1 на резонансную частоту измерительного резонатора 2, а также одновременная регистрация разностной частоты ΔF_изм = F_1изм - F₉ перестраиваемого и опорного генераторов.After introducing into the measuring and reference resonators 2, 3 a cuvette with samples of the measured and reference fuels in the information processing unit 6 by an external command or a signal is automatically generated to the control unit 7 of the beginning of the program adjustment of the frequency of the frequency-controlled generator 1 from its maximum to minimum values. When the frequency of the generator 1 falls into the passband of the reference resonator 3, a signal will appear at the output of the detector 12, which, through an analog-to-digital converter 13, is fed to the input ε ″ of the information processing unit 6. After the appearance of the signal at the input ε ″, the information processing unit 6 switches to the search mode for the maximum value of this signal, which corresponds to tuning the frequency of the generator 1 to the resonant frequency of the reference resonator 3, determines and records the maximum value of the signal I _et . Simultaneously with the registration of I _et in block 6, the value of the differential frequency ΔF _{et of the} tunable and reference oscillator 1 and 9, coming from the output of the mixer 10 through the frequency meter 11 to the input ε ′ of block 6, is _recorded , i.e., ΔF _et = F _{1 et} - F ₉ , where F _{1 et} and F ₉ - frequency tunable and reference generators 1.9. After registering the values of I _et and ΔF _et, the information processing unit 6 continues to tune the frequency of the tunable generator 1 through the control unit 7, during which the search, determination and registration of the maximum value of the signal I _ISM at the output of the detector 12 corresponding to the frequency setting of the generator 1 to measuring the resonant frequency of the resonator 2 and the simultaneous recording of the difference frequency ΔF _{edited 1izm} = F - F and ₉ tunable reference oscillator.

На основании полученных данных (I_эт, ΔF_эт, I_изм и ΔF_изм) в блоке 6 обработки информации рассчитываются параметры:
δ(I) = I_эт/I_изм и ΔF = ΔF_изм-ΔF_эт,
величины которых сравниваются с эталонными, хранящимися в базе данных блока 6. Результат сравнения с выхода блока 6 выводится на индикатор 8, например, в виде октанового (цетанового) числа испытуемого жидкого топлива.Based on the data obtained (I _floor , ΔF _floor , I _ISM and ΔF _ISM ) in the information processing unit 6, the parameters are calculated:
δ (I) = I _fl / I _edited and _edited ΔF = ΔF -ΔF _floor,
the values of which are compared with the reference ones stored in the database of block 6. The result of the comparison from the output of block 6 is displayed on indicator 8, for example, in the form of the octane (cetane) number of the tested liquid fuel.

Управление частотой генератора 1 продолжается до достижения верхней границы перестройки, после чего процесс перестройки прекращается или может повторяться, вплоть до поступления внешней команды остановки. The frequency control of the generator 1 continues until the upper boundary of the tuning is reached, after which the tuning process is stopped or may be repeated, until an external stop command is received.

Информация о параметрах измеряемого образца топлива через соответствующий выход блока 6 может поступать на вход внешней ЭВМ сбора, хранения информации и управления режимом технологического процесса производства топлива. Information about the parameters of the measured fuel sample through the corresponding output of block 6 can be input to an external computer for collecting, storing information and controlling the mode of the technological process of fuel production.

Предложенное устройство допускает два основных режима измерения параметров жидких топлив:
- относительные измерения, когда измеряются отклонения от параметров эталонного топлива, введенного в эталонный резонатор 3. Данный режим используется для непрерывного контроля параметров жидкого топлива в процессе его производства;
- абсолютные измерения, когда измеряются абсолютные величины параметров жидких топлив. В этом случае эталонный образец в кювете эталонного резонатора 3 отсутствует. Данный режим используется для определения параметров жидких топлив во всем диапазоне октановых (цетановых) чисел жидких топлив и их промежуточных фракций.The proposed device allows two main modes of measuring the parameters of liquid fuels:
- relative measurements, when deviations are measured from the parameters of the reference fuel introduced into the reference resonator 3. This mode is used to continuously monitor the parameters of liquid fuel in the process of its production;
- absolute measurements, when the absolute values of the parameters of liquid fuels are measured. In this case, the reference sample in the cuvette of the reference resonator 3 is absent. This mode is used to determine the parameters of liquid fuels in the entire range of octane (cetane) numbers of liquid fuels and their intermediate fractions.

Повышение точности результатов измерений в данном устройстве достигается следующим образом:
- при измерении действительной части ε′ комплексной диэлектрической постоянной производится последующая обработка информации. В блок 6 обработки информации с выхода смесителя 11 поступают и регистрируются следующие значения разностных частот
ΔF_эт = (F_1эт±ΔF_1эт)-(F₉±ΔF₉) и
ΔF_изм = (F_изм±ΔF_1изм)-(F₉±ΔF₉),
где ΔF_1эт, ΔF_1изм и ΔF₉ - нестабильности частот генераторов 1,9. В блоке 6 обработка информации производится выделением разностного сигнала.Improving the accuracy of the measurement results in this device is achieved as follows:
- when measuring the real part ε ′ of the complex dielectric constant, subsequent information processing is performed. The information processing unit 6 from the output of the mixer 11 receives and registers the following values of the difference frequencies
ΔF _et = (F _{1 et} ± ΔF _{1 et} ) - (F ₉ ± ΔF ₉ ) and
_Edited ΔF = (F _{edited 1izm} ± ΔF) - (F _{9 9} ± ΔF),
where ΔF _{1 et} , ΔF _{1 ism} and ΔF ₉ are the frequency instabilities of the oscillators 1.9. In block 6, information is processed by extracting a difference signal.

в котором отсутствуют составляющие нестабильности частот генераторов 1,9, так как ΔF_1эт ≃ ΔF_1изм в силу кратковременности временного интервала между настройками управляемого генератора 1 на резонансные частоты эталонного и измерительного резонаторов 2,3. Данный вид обработки обеспечивает существенное повышение точности и разрешающей способности устройства при измерении ε′, а также позволяет снизить требования к стабильности частот генераторов 1,9;
- при измерении мнимой части ε″ комплексной диэлектрической постоянной используется режим программного определения максимальных значений сигналов I_эт и I_изм на выходе общего для эталонного и измерительного резонаторов детектора 12, что обеспечивает минимизацию погрешности измерения величин I_эт и I_изм, а также устраняет влияние нестабильности параметров детектора 12 на результат измерений.

in which there are no components of the instability of the frequencies of the oscillators 1.9, since ΔF _{1 et} ≃ ΔF _{1 ism} due to the short duration of the time interval between the settings of the controlled oscillator 1 for the resonant frequencies of the reference and measuring resonators 2,3. This type of processing provides a significant increase in the accuracy and resolution of the device when measuring ε ′, and also reduces the requirements for the frequency stability of the oscillators 1.9;
- when measuring the imaginary part of the ε ″ complex dielectric constant, the program mode for determining the maximum values of the signals I _et and I _ISM at the output of the detector 12 common to the reference and measuring resonators is used, which minimizes the measurement error of the I _et and I _ISM values and also eliminates the effect of instability detector 12 to the measurement result.

Таким образом, предложенное устройство измерения параметров жидких топлив обеспечивает оперативное измерение октанового (цетанового) числа жидких топлив с высокой разрешающей способностью, точностью и достоверностью результатов как в автономном режиме (лабораторное, переносное устройство), так и в составе системы автоматизированного контроля им управления технологического процесса производства жидких топлив, обеспечивает возможность измерения октановых (цетановых) чисел во всем диапазоне используемых жидких топлив и их промежуточных фракций, а также отличия октанового (цетанового) числа испытываемого образца от эталонного. Thus, the proposed device for measuring the parameters of liquid fuels provides on-line measurement of the octane (cetane) number of liquid fuels with high resolution, accuracy and reliability of the results both offline (laboratory, portable device) and as part of an automated process control system production of liquid fuels, provides the ability to measure octane (cetane) numbers in the entire range of used liquid fuels and their intermediate fractions, as well as differences in the octane (cetane) number of the test sample from the reference.

Кроме того, предложенное устройство может использоваться в технологических линиях, лабораторных и других условиях для исследования параметров других жидких диэлектриков, например для определения концентрации примесей, водности, остаточной влажности и т.д. In addition, the proposed device can be used in technological lines, laboratory and other conditions to study the parameters of other liquid dielectrics, for example, to determine the concentration of impurities, water content, residual moisture, etc.

Claims (1)

Устройство для измерения параметров жидких топлив, содержащее управляемый генератор, измерительный резонатор, связанный со входом управляемого генератора, блок измерения действительной части ε^| комплексной диэлектрической постоянной, блок измерения мнимой части

комплексной диэлектрической постоянной, включающий в себя детектор, связанный с измерительным резонатором, и индикатор, отличающееся тем, что в него введены эталонный резонатор, входящие в состав блока измерения ε^| генератор опорной частоты, смеситель и частотомер, входящий в состав блока измерения

аналого-цифровой преобразователь, блок обработки информации и блок управления частотой управляемого генератора, при этом оба резонатора - эталонный и измерительный - подключены "на проход" к выходу управляемого по частоте генератора и связаны выходами с соответствующими входами детектора блока измерения

выход которого через аналого-цифровой преобразователь этого блока соединен со входом

блока обработки информации, выход генератора опорной частоты блока измерения ε^| подключен к одному из входов смесителя, второй вход которого соединен с выходом управляемого по частоте генератора, а выход - со входом частотомера, подключенного выходом к входу ε^| блока обработки информации, один из выходов которого через блок управления соединен с управляющим входом управляемого по частоте генератора, второй выход блока обработки информации подключен к индикатору, а третий выход служит для связи с внешней ЭВМ.A device for measuring the parameters of liquid fuels, containing a controlled generator, a measuring resonator associated with the input of a controlled generator, a unit for measuring the real part ε ^| complex dielectric constant, imaginary part measuring unit

complex dielectric constant, which includes a detector connected to the measuring resonator, and an indicator, characterized in that the reference resonator included in the measurement unit ε ^| reference frequency generator, mixer and frequency meter included in the measurement unit

an analog-to-digital converter, an information processing unit, and a frequency control unit for a controlled oscillator, while both resonators — a reference and a measuring one — are connected “in-pass” to the output of a frequency-controlled oscillator and connected by outputs to the corresponding inputs of the detector of the measurement unit

whose output is connected to the input through an analog-to-digital converter of this unit

information processing unit, output of the reference frequency generator of the measurement unit ε ^| connected to one of the inputs of the mixer, the second input of which is connected to the output of a frequency-controlled generator, and the output is connected to the input of a frequency meter connected by the output to input ε ^| information processing unit, one of the outputs of which through the control unit is connected to the control input of a frequency-controlled generator, the second output of the information processing unit is connected to an indicator, and the third output is used to communicate with an external computer.