Применение и создание комплексной системы бесконтактного импедансно-резонансного контроля состояния жидкостей можно считать интегративным проявлением идеального конечного результата в соответствии с критериями Теории решения изобретательских задач

Именно – интегративным, так как технология является комплексной и высокоэффективной компилляцией целого ряда системных технологий , включая конечно и нано-технологические решения в нескольких пограничных технологических полях

Качество продуктов питания , как предмет целенаправленной инновационной деятельности , приобрело особую важность в наше время по причине многих глубинных глобальных процессов , включающих и глобальное потепление и применение генетически модифицированных продуктов и наличие многих других факторов риска , как например постоянное увеличение объёмов использования химических удобрений

Как подчёркивают специалисты технологи , для того что бы хоть как то контролировать уровень качества любых продуктов питания , особенно продуктов композиционных или многокомпонентных уже не достаточно традиционных методов контроля

Для осуществления контроля качества жидкостей такого уровня , который отвечает велению времени изобретена система датчиков работающих на принципах магнитного резонанса

Имеет смысл остановиться подробнее на сущности этого метода :

Метод предусматривает создание переменного электро-магнитного поля в пространстве, в котором располагается исследуемый образец. Это поле является посредником или связующим элементом между резонансным контуром и испытуемым образцом.

С одной стороны, резонансный контур является эмиттером (излучателем) этого поля, а, с другой - акцептором (чувствительным элементом), тех изменений в электро-магнитном поле, которые вносит испытуемый образец.

Даже в отсутвии испытуемого образца создаваемое соленоидом переменное электро-магнитное поле является суммарным соединением двух электро-магнитных полей, которые изменяются в противофазе друг другу. Одно поле порождается изменением магнитной индукции соленоида контролирующего элемента системы и имеет своим следствием вихревое электрическое поле (Maxwell-Faraday equation).

Другое - порождается изменением электрического поля, созданного разностью потенциалов между крайними наиболее удалёнными друг от друга витками указанного соленоида, ( если образец помещён внутрь соленоида) или разностью потенциалов между ближайшим к поверхности измеряемого элемента витком и самим измеряемым элементом ( если элемент расположен напротив торца соленоида ) и имеет своим следствием вихревое магнитное поле (Ampère's circuital law with Maxwell's correction).

Под воздействием указанного внешнего переменного электро-магнитного поля в испытуемом образце, в зависимости от его природы, могут параллельно и одновремённо индуцироваться такие электрические явления, как линейные и вихревые токи проводимости, линейные и вихревые токи смещения (вызванные диэлектрической поляризацией), а также линейные и вихревые ионные токи (упорядоченное движение ионов).

В соответствии с принципом суперпозии полей эти электрические явления вносят искажения в указанное внешнее переменное электро-магнитное поле. Эти искажения воспринимаются соленоидом контролирующего элемента - резонансного датчика.

Резонансный контур указанного контролирующего элемента , в состав которого входит этот соленоид, под воздействием указанных искажений , изменяет своё поведение аналогично тому, как если бы в его состав были добавлены такие дополнительные элементы: как конденсатор, индуктивность и резистор.

Совокупность этих указанных дополнительных емкостного, индуктивного и активного сопротивлений представляет собой дополнительный импеданс, вносимый в систему испытуемым образцом, этот дополнительный импеданс и измеряет контролирующий элемент - резонансный датчик.

Изменения параметров резонансного контура отражаются в изменении его ампдитудно-частотной характеристики , а именно, при этом изменении , меняются резонансные частота и амплитуда указанного резонансного контура, входящего в состав контролирующего элемента системы. Исследуя величину и характер этих изменений, можно судить об импедансе исследуемого образца.

Устройство для магниторезонансного контроля качества воды или водных растворов представляет собой участок трубопровода на котором на наружной поверхности трубы установлен кольцевой сенсор , подключённый к источнику питания и системе управления и усиления и идентификации сигнала;

В систему входит опционально передающее устройство, для передачи усиленного и идентифицированного сигнала на пульт оператора или на мобильный телефон;

Система настраивается на эталонный образец воды или любой другой жидкости , причём с учётом всех локальных условий;

Сенсор системы фиксирует любое изменение в состоянии воды или любой другой жидкости , сигнал идентифицируется и передаётся на пульт оператора , монитор компьютера или мобильный телефон;

Периодичность контрольных тестов может изменяться при настройке в пределах от одного теста в 0,1 секунды до одного теста в 1 минуту;

К числу основных параметров сенсора для резонансного контроля качества воды следует отнести точность и чуствительность; основной параметр ,- чуствительность ,- возможность отличить , зафиксировать и идентифицировать отличие эквивалентное 0,000 001 грамма на литр ;

Для выполнения аналогичных операций контроля , базирующихся на существующей технологии, требуется специально подготовленный квалифицированный персонал, стоимость рабочего часа которого составляет более 35 долларов США;

Персонал не может выполнить больше одного теста в сутки и в период между тестами состояние воды или жидкого материала не контролируется, что приводит к аварийным ситуациям;

Время от момента обнаружения проблемы до устранения увеличено из за того , что нет возможности постоянного контроля за качеством воды ; передача информации не оперативна , что также увеличивает время для устранения аварийных ситуаций;

Предлагаемый Метод дистанционного контроля параметров состояния материального объекта, может служить эквивалентом идеального конечного результата и включает :

• формирование трёхмерной пространственной системы в которой контролирующий элемент охватывает контролируемый элемент;
• совмещение центров симметрии поперечных сечений контролирующего и контролируемого элементов указанной трехмерной пространственной системы;
• стабилизацию равномерного зазора между наружной поверхностью контролируемого элемента и контролирующим элементом указанной трехмерной пространственной системы;
• формирование вокруг и внутри объёма , занимаемого контролирующим элементом , энергетически насыщенного пространства в виде переменного электромагнитного поля с контролируемой и регулируемой напряжённостьью ;
• воздействие указанного переменного электромагнитного поля на контролируемый элемент и индуцирование в нём линейных и вихревых токов проводимости, линейных и вихревых токов смещения и линейных и вихревых ионных токов ;
• идентификацию и сравнительный анализ возникших в указанном переменном электромагнитном поле искажений и восприятие их резонансным контуром контролирующего элемента как дополнительных элементов, - конденсатора, индуктивности и резистора;
• фиксацию уровней возникших искажений и изменений в параметрах указанного резонансного контура в части его амплитудно-частотной характеристики в виде изменения резонансной частоты и амплитуды и оценку на их базе импеданса контролируемого элемента, определяющего параметры состояния материального объекта;

Кроме того предлагаемый Метод дистанционного контроля параметров состояния материального объекта, преимущественно в виде- жидкости или смеси жидкостей или смеси жидкостей и газов или в виде аэрозолей , включает :

• формирование трёхмерной пространственной системы в которой контролирующий элемент охватывает контролируемый элемент , помещённый в оболочку, определяющую и поддерживающую геометрическую форму контролируемого элемента ;
• совмещение центров симметрии поперечных сечений контролирующего и контролируемого элементов указанной трехмерной пространственной системы;
• стабилизацию равномерного зазора между наружной поверхностью , помещённого в указанную оболочку , контролируемого элемента и внутренней поверхностью контролирующего элемента указанной трехмерной пространственной системы;
• формирование вокруг и внутри объёма , занимаемого контролирующим элементом , энергетически насыщенного пространства в виде переменного электромагнитного поля с контролируемыми и регулируемыми характеристиками;
• возбуждение и индуцирование в объёме , помещённого в указанную оболочку , контролируемого элемента , связанного с резонансным контуром контролирующего элемента посредством переменного электромагнитного поля , - линейных и вихревых токов проводимости , линейных и вихревых токов смещения и линейных и вихревых ионных токов ;
• идентификацию и сравнительный анализ возникших в указанном переменном электромагнитном поле искажений и обеспечение восприятия их резонансным контуром контролирующего элемента как дополнительных элементов, - конденсатора, индуктивности и резистора;
• фиксацию уровней возникших искажений и изменений в параметрах указанного резонансного контура в части его амплитудно-частотной характеристики в виде изменения резонансной частоты и амплитуды и оценку на их базе импеданса контролируемого элемента, определяющего параметры состояния материального объекта;
• последовательное , равное числу составных компонентов в материальном объекте, помещённом в указанную оболочку , изменение значений характеристик энергетически насыщенного пространства в виде переменного электромагнитного поля, сформированного вокруг и внутри объёма , занимаемого контролирующим элементом ;
• идентификацию и сравнительный анализ возникших в указанном переменном электромагнитном поле искажений и обеспечение восприятия их резонансным контуром контролирующего элемента как дополнительных элементов, - конденсатора, индуктивности и резистора;
• последовательную фиксацию уровней возникших искажений и изменений в параметрах указанного резонансного контура в части его амплитудно-частотной характеристики в виде изменения резонансной частоты и амплитуды и оценку на их базе импеданса контролируемого элемента, определяющего параметры состояния составных компонентов контролируемого материального объекта;

Энергетически насыщенное пространство в предлагаемом техническом решении ,- это переменное электро-магнитное поле , которое характеризуется частотой и напряжённостью ;

Контроль и регулировка параметров переменного электромагнитного поля позволяет обеспечить необходимую точность и гибкость измерений и контроля паракметров материальных объектов в их различных вариациях;

Так как для предложенного метода нет разницы в восприятии твёрдых или мягких материалов, жидких или твёрдых материалов, смеси жидких и газообразных материалов, то привязку и регулировку метода к различным условиям достаточно сделать по минимуму технологических факторов;

Если рассмотреть проблему контроля жидких продуктов питания с практической точки зрения , то для применения новейших методов мониторинга или контроля качества без контакта , можно предположить , что точность контроля и чуствительность сенсоров всецело зависит от количества компонентов в смеси жидкостей

В этой связи переход пищевой промышленности , даже частичный , на многокомпонентную тару или упаковку , позволит свести к минимуму количество одновременно подвергаемых мониторингу или контролю компонентов , что позволит существенно повысить точность и качество контроля и откроет дорогу инновационной технологии измерений, без непосредственного контакта с измеряемой жидкостью

Теперь перейдём к описанию конструкции и преимуществ многокомпонентной упаковки пищевых продуктов и не только...

Наиболее полно и глубоко с технологической точки зрения продуманы и реализованы варианты пластиковой двухкомпонентной упаковки согласно изобретению Александра Меренкова

Поскольку бутылка , согласно его изобретению имеет две соосных цилиндрических камеры с одинаковым наружным диаметром , то понятно , что установив такую бутылку в вертикальный или горизонтальный сенсор-соленоид можно очень точно получить значения интегрального амплитудного показателя каждой из жидкостей , содержащихся раздельно в каждой из камер

Для каждой из жидкостей в лабораторных условиях определяется эталонный интегральный амплитудный показатель и при проверке , например в складе магазина , необходимо сравнить эталонный и реальный амплитудный интегральный показатель

Изменение этого показателя в ту или другую сторону означает , что жидкость или загрязнена , или деструктирует или возможно что в ней начались процессы брожения или биологической деструкции

Ввиду того , что процесс контроля не требует специальной подготовки, выполнять контрольные функции может практически любой оператор , что позволит осуществлять контроль качества жидкостей постоянно и в конечном счёте позволит существенно поднять качество жизни потребителей без привлечения значительных инвестиций

Для демонстрации возможности вести мониторинг жидкости по интегральному амплитудному показателю было изготовлено экспериментальное лабораторное оборудование для которого в качестве жидкости , которая подвергается мониторингу , применялась ионизованная вода

Для того , что бы вода в образцах отличалась только по уровню кислотности или щёлочности , подготовку образцов вели в проточном электрохимическом реакторе, где восходящий поток обычной водопроводной воды ( минерализация водопроводной воды в Сан Франциско всего 40 миллиграмм на литр ) в процессе ионизации разделялся на два параллельных потока , - один с кислотным фоном и второй с щёлочным фоном

Для того , что бы проследить также влияние толщины слоя воды на результат сенсор погружали в сообщающиеся цилиндрические сосуды у которых диаметр отличался в два раза один от другого

Как показали испытания и измерения амплитуда в измеряемых образцах одной и той же воды, с уровнем кислотности в 3 единицы и уровнем щёлочности в 11 единиц ( при равной исходной минерализации в 40 милиграмм отличалась на 1000 миливольт

Этот простой опыт доказывает возможность вести мониторинг любых даже самых незначительных изменений в состоянии жидкостей в каждой из камер двухкомпонентной упаковки

Полученная чуствительность сенсора позволяет замечать при мониторинге изменения не только в каждом из компонентов отдельно , но и позволяет отслеживать также малейшие изменения в компонентах в последовательном сравнении друг с другом

Такой вариант сравнения позволяет прогнозировать возможные вариации качественного состава смеси, полученной порсле смешивания обоих компонентов

Далее на фотографиях представлены образцы экспериментальных макетов и измерительно-мониторингоавых капсул , в которых соленоид изготовлен из провода с изоляцией красного цвета для контрастности

Таким образом абсолютно реальным становится вывод о том , что для повышения уровня и точности обнаружения и идентификации малейших изменений в качестве жидких продуктов питания , желательно применять для хранения , транспортировки и эффективного смешивания перед употреблением многокомпонентную упаковку

¬