По этой теме у меня есть некоторые соображения.
1. Раствор этанола в воде это химическое соединение с присутствующими в нем водородными связями - читаем что такое гидраты этанола. Отсюда нелинейная зависимость изменения всех физических параметров в зависимости от концентрации компонентов.
2. Про плотность растворов.
Ни у кого не возникало мысли почему ареометры-спиртомеры более меннее высокого класса точности типа АСП делают наборами из нескольких штук? Тогда читаем что такое контракция спиртоводяных растворов. Мы привыкли видеть и мерять концентрацию спирта в растворах в объемных процентах (%об), но при смешении допустим 100 мл спирта и 100 мл воды мы не получим 200 мл раствора, то есть плотность раствора этанола не есть среднеарифметическое от плотностей воды и спирта. Зависимостьплотности от содержания спирта выраженная в % об сильно нелинейна. Более менее линейный график зависимости плотности от массового содержания.
Теперь далее по теме. Допустим по предложенным схемам Вы измерили МАССУ столба жидкости в трубке и микроконтроллер или программа в ПК пересчитала этот отсчет в процентное содержание, добавив коэффициент учитывающий нелинейность зависимости. Это при определенной температуре. Допустим, что у Вас изменилась температура, незначительно, но датчик температуры выдал определенный сигнал. Как должна повести себя программа в МК? "Сдвинуть" отсчеты на n-ое количество шагов? Но ведь КАЖДОМУ отсчету соответствует СВОЙ коэффициент поправки на нелинейность! Зависимость-то нелинейна, простую математическую формулу для коррекции не всавить. О какой точности сдесь может идти речь?
3. Про показатели преломления и рефракцию.
Наберите в поиске ПРОТОЧНЫЙ РЕФРАКТОМЕТР, почитайте.
На этом форуме так-же подробно рассматривали работу с рефрактометром, но к сожалению в контексте именно "показометра", про автоматизацию речи не шло.
Про это:
Осталось только приставить к этому рефрактометру "специально обученного" человекаsevpro, 12 Дек. 17, 08:17Не человека, а именно схему автоматики, но об этом чуть попозже.
Существует две основных оптических схемы рефрактометров: Схема Аббе и схема Пульфриха, об этом можно почитать.
Добавлено через 2мин.:
Схема Пульфриха попроще - одна призма, и поточнее.
Добавим автоматики:
Добавлено через 44мин.:
Поменялось в схеме лишь то, что за место источника немонохроматического света выбран ЛД - лазерный диод. Автоматике без разницы наблюдать изменение расположения границы света и тени или положение луча лазера изменившего угол от изменения концентрации веществ в кювете. Важнее монохроматичность света, проще от шумов избавится. Сдесь кому как проще можно и фотодиод, а не ПЗС на нужное место поставить, и сняв с него сигнал подать на схему отключения ТЭН-а в кубе.
Есть одно НО, зависимость коэффициента рефракции от концентрации спирта тоже нелинейна и имеет экстремум при 80% об. Но при этом "хвосты"-то отсекаем при 40-50 %об в струе, а не при 80%об. При концентрации более 50%об автоматика безсмысленна, головы всегда более 90% и их отсечь по концентрации вряд ли удастся, проще ТОЧНО мерять температуру паров в точке отбора.
4. ПРО ОБЪЕМ.
В этой схеме объем измеряемой среды КАПЛЯ, просто наклеенное с небольшим промежутком на призму стекло. Не все же из пивной кеги в 50 л гонят, есть и те, кто из 3-х литровой скороварки. И тогда 5 - 10 мл "хвостов", проскочивших в схеме автоматики по изменению плотности, могут изрядно попортить продукт. Опять-же объем жидкости в схеме автоматики по изменению плотности объем убавить не удастся, уменьшаем диаметр измерительной трубки и вспоминаем про капиллярные силы и вязкость. Про ареометр в мензурке с магнитом на конце и герконом вообще думать не хочется - минимум 100 мл.
5. Про способ реализации.
Сдесь я нарисовал полусферическую линзу вместо призмы сути не меняет.
Довольно точные монохромные линейные ПЗС сейчас стоят относительно недорого, например TCD1304 со своими 3648 пикселей Вы легко купите у китайцев за сумму чуть более 300 руб.
Алгоритм раборты очень прост - линейная ПЗС, грубо, большой сдвиговый регистр с присоединненными фотоэлементами. То есть на определенную ногу импульс разрешения работы, на другую стробирующие импульсы, с третей снимаем сигнал, соответствующий определенным пикселам, на четвертой ноге получаем сигнал переноса к следующему циклу. Аналоговый сигнал с выхода подаем на быстродействующийц компаратор, который позволяет отсечь шум (то есть или спер есть или его нет), с выхода компаратора на МК.
Мк считает лишь количество отсчетов. Калибровка (упрошенно): нажали кнопку - вода пусть МК досчитал до 50 пиксела при 20 град по цельсию, записали в память как 0%, наливаем 80% спирт, нажали кнопку повторно - МК досчитал до 3000 пиксела, записали в память. Измерение: Проверка температуры по термодатчику - подача импульса разрешения счета - подача стробирующих импульсов - отсчет количества строб. имульсов до того, как МК "увидит свет" - количество импульсов прямопропорционально показателю преломления - пересчитываем - выдаем результат на индикатор. Если показания достигли определенного порога выдаем сигнал на исполнительный механизм.
Термокомпенсация: сигнал с датчика "сдвигает" начало отсчера (о% об.) на несколько, заранее откалиброванных отсчетов.
Итого 300р ПЗС, 150р МК, 300 р индикатор, ЛД безплатно из DVD, призма - 10 шт 300 р, там-же у китайцев. Но не 20-50 тыр за готовый промышленный образец.
