Análisis de la composición del contenido de un recipiente mediante la medición de las características dieléctricas complejas a varias frecuencias muestreadas en el intervalo de excitación desde algunos Hz hasta varios GHz y mediante la medición de la masa del recipiente con su contenido.

Dispositivo de análisis de la composición del contenido de un recipiente que comprende:



- unos medios (40) emisores/receptores de un campo electromagnético a por lo menos varias frecuenciascomprendidas en un intervalo de frecuencias determinado, comprendiendo dichos medios (40)emisores/receptores por lo menos un transductor capacitivo (45, 46),

- unos medios de soporte (22) de un recipiente (R) cuyo contenido debe ser analizado, adaptados paraasegurar un posicionamiento preciso relativo entre los medios emisores/receptores (40) y el recipiente (R),

- unos medios aptos para medir la impedancia compleja de los medios emisores/receptores influenciada por lacarga constituida por el recipiente y su contenido, representativa de las características dieléctricas complejasdel recipiente y de su contenido,

- unos medios (53, 55) para la obtención de datos físicos adicionales relativos a unas características delrecipiente (R), comprendiendo los dados físicos adicionales:

* la masa del recipiente (R) y de su contenido, y

* el material que constituye las paredes del recipiente (R), siendo el material seleccionado de entre el vidrioy el plástico,

comprendiendo los medios (53, 55) para la obtención de datos físicos adicionales unos medios de mediciónde la masa y unos medios de introducción de datos (55) para la introducción de por lo menos uno de losdatos físicos adicionales,

- unos medios (50) aptos para proporcionar una información relativa a la naturaleza del contenido de dichorecipiente (R) en función de la impedancia compleja medida y de los datos físicos adicionales.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08154254.

Solicitante: MANNESCHI, M. ALESSANDRO.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA XXV APRILE 15 52100 AREZZO ITALIA.

Inventor/es: MANNESCHI,ALESSANDRO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01N22/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › Investigación o análisis de materiales por la utilización de microondas (G01N 3/00 - G01N 17/00, G01N 24/00 tienen prioridad).
  • G01N27/02 G01N […] › G01N 27/00 Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R). › investigando la impedancia.
  • G01N27/22 G01N 27/00 […] › investigando la capacidad.

PDF original: ES-2424623_T3.pdf

 

Análisis de la composición del contenido de un recipiente mediante la medición de las características dieléctricas complejas a varias frecuencias muestreadas en el intervalo de excitación desde algunos Hz hasta varios GHz y mediante la medición de la masa del recipiente con su contenido.

Fragmento de la descripción:

Análisis de la composición del contenido de un recipiente mediante la medición de las características dieléctricas complejas a varias frecuencias muestreadas en el intervalo de excitación desde algunos Hz hasta varios GHz y mediante la medición de la masa del recipiente con su contenido.

La presente invención se refiere al campo del análisis de la composición del contenido de recipientes tales como botellas.

La presente invención puede encontrar numerosas aplicaciones. Se puede aplicar en particular al control de fabricación en fábricas de embotellado para evitar cualquier fraude sobre el contenido de recipientes suministrados ulteriormente al consumo. La invención se puede aplicar asimismo al control de equipajes transportados por pasajeros, en particular equipajes de mano conservados por los pasajeros en los aerobus.

Estado de la técnica Los medios de examen por rayos X, bien conocidos, no permiten determinar el contenido de botellas o recipientes equivalentes. Dichos medios de examen permiten en efecto sólo la clasificación en dos categorías, materiales orgánicos y no orgánicos. No permiten distinguir entre sí dos materiales orgánicos.

Para evitar este inconveniente, se ha desarrollado un dispositivo de análisis de la composición del contenido de un recipiente.

Este dispositivo comprende unos medios emisores/receptores de un campo electromagnético a por lo menos varias frecuencias comprendidas en un intervalo de frecuencias determinado, unos medios de soporte de un recipiente cuyo contenido debe ser analizado, adaptados para asegurar un posicionamiento preciso relativo entre los medios emisores/receptores y el recipiente, unos medios aptos para medir la impedancia compleja de los medios emisores/receptores influenciados por la carga constituida por el recipiente y su contenido, representativa de las características dieléctricas complejas del recipiente y de su contenido, y unos medios aptos para proporcionar una información relacionada con la impedancia compleja medida y por lo tanto con la naturaleza del contenido de dicho recipiente.

Una ventaja de este dispositivo es que permite la detección del contenido de un recipiente con una gran fiabilidad.

Un objetivo de la invención es proponer un dispositivo que permite mejorar la fiabilidad del dispositivo citado anteriormente.

El documento GB 1 392 708 describe un dispositivo para la determinación del contenido en agua en unos materiales tales como tabaco, polvo, material granulado o en una bobina de hilo. El material se coloca sobre un soporte entre las armaduras de un transductor capacitivo y la capacidad se determina por ejemplo mediante un oscilador, cuya frecuencia depende de la capacidad, o mediante un circuito en puente. El soporte se fija sobre un medidor de deformación fuera del campo de la capacidad. Este medidor general una señal que depende de la masa. El contenido en agua se calcula a partir de la capacidad y de la masa.

Sumario de la invención Se propone con este fin, un dispositivo de análisis de acuerdo con la reivindicación 1.

Aspectos preferidos, pero no limitativos del dispositivo según la invención son los siguientes:

-los medios para la obtención de los datos físicos adicionales comprenden un sensor gravimétrico para la medición de la masa del recipiente y de su contenido;

- el sensor gravimétrico está dispuesto bajo los medios de soporte del recipiente;

- la tara del dispositivo se mide periódicamente mediante el sensor gravimétrico cuando no está introducido en el soporte ningún recipiente;

- la presencia de un recipiente sobre el soporte se detecta mediante los medios aptos para medir la impedancia compleja de los medios emisores/receptores;

- los datos físicos adicionales comprenden la capacidad del recipiente y/o el grosor de las paredes del recipiente;

- el dato físico adicional se introduce gracias a los medios de introducción de datos seleccionando unas características de recipientes de entre una lista predeterminada de características de recipientes.

Presentación de las figuras Otras características, objetivos y ventajas de la presente invención aparecerán a partir de la lectura de la descripción detallada siguiente, y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, dados a título de ejemplos no limitativos y en los que:

- la figura 1 representa una vista esquemática en perspectiva de un dispositivo de análisis de acuerdo con un primer modo de realización de la presente invención,

- la figura 2 representa una vista esquemática en forma de bloques funcionales de los elementos esenciales que componen este dispositivo,

- la figura 3 representa la parte real y la parte imaginaria de la impedancia compleja medida en el caso de una carga compuesta por agua, en un intervalo amplio de frecuencias,

- las figuras 4 y 5 representan dos vistas esquemáticas en perspectiva de variantes del dispositivo representado en la figura 1,

- las figuras 6 y 7 representan dos variantes de realización de sensores electromagnéticos emisores/receptores de acuerdo con la presente invención,

- las figuras 8a y 8b representan una tercera variante de realización de sensores electromagnéticos emisores/receptores de acuerdo con la presente invención,

- las figuras 9a y 9b, y 10a y 10b, representan unas variantes de realización de la invención utilizadas para el análisis de recipientes de volúmenes variables, y

- la figura 11 ilustra un modo de realización de medios de visualización y de introducción de datos del dispositivo.

Exposición de la invención La presente invención se basa esencialmente en el enfoque siguiente.

Los materiales dieléctricos presentan cuatro polarizaciones de base: electrónica, iónica, de dipolo y migratoria.

Cada tipo de polarización está caracterizado por un tiempo de colocación, denominado tiempo de subida. Si el campo electromagnético de excitación tiene una pulsación superior a la inversa del tiempo de subida, la polarización no se puede realizar. Por consiguiente, la polarización está presente únicamente a las frecuencias inferiores a las de corte y está ausente a las frecuencias superiores. En la zona de transición, se asiste a un fenómeno de pérdida de energía en el dieléctrico debido a la rotación de las moléculas desfasadas con respecto al campo de excitación.

Los tiempos de subida para la polarización electrónica son de 10-14 a 10-15 segundos, es decir en el campo óptico. Dicha gama de frecuencias es difícilmente explotable a escala industrial, ya que las botellas a examinar pueden ser frecuentemente parcial o completamente opacas.

La polarización iónica tiene unos tiempos de subida comprendidos entre 10-13 y 10-14 segundos, muy próximos a los tiempos de relajación electrónica. Por lo tanto también es difícilmente explotable.

La polarización de dipolo es característica de los dieléctricos polares (como por ejemplo el agua) .

La polarización de dipolo, al contrario de las polarizaciones electrónicas e iónicas, que son sin inercia, persiste para un cierto tiempo después de la extinción de una excitación. La polarización de dipolo disminuye con una ley exponencial y una constante de tiempo, denominada tiempo de relajación, comprendida entre 10-6 y 10-11 segundos, es decir en el campo de las frecuencias de radio. Las ondas electromagnéticas que tienen estas frecuencias pueden atravesar el vidrio, el material plástico y otros materiales dieléctricos. La solicitante ha determinado así que las ondas electromagnéticas pueden ser utilizadas para el examen del contenido de botellas o recipientes equivalentes.

La polarización migratoria está presente en algunos dieléctricos, en particular en los materiales heterogéneos, que contienen unas impurezas. En este caso, las cargas se desplazan muy lentamente y el tiempo de subida puede ser de varios segundos, minutos, incluso a veces horas. Este tipo de polarización se puede medir por consiguiente únicamente a muy baja frecuencia.

El agua, que es un líquido polar, y por consiguiente los líquidos a base de agua, presentan un tiempo de relajación del orden de 10-11 segundos a temperatura ambiente, que corresponde a una frecuencia de aproximadamente 16 GHz. La medición de la constante dieléctrica compleja a frecuencia más baja que la de relajación muestra una parte real elevada y unas pérdidas limitadas (agua destilada) como se ilustra en la figura 3 adjunta.

Los hidrocarburos saturados CnH (2n+2) son unas moléculas no polares o con un momento de dipolo eléctrico muy bajo, y por consiguiente, no presentan un fenómeno de polarización de dipolo y el valor de la parte... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de análisis de la composición del contenido de un recipiente que comprende:

- unos medios (40) emisores/receptores de un campo electromagnético a por lo menos varias frecuencias comprendidas en un intervalo de frecuencias determinado, comprendiendo dichos medios (40) emisores/receptores por lo menos un transductor capacitivo (45, 46) ,

-unos medios de soporte (22) de un recipiente (R) cuyo contenido debe ser analizado, adaptados para 10 asegurar un posicionamiento preciso relativo entre los medios emisores/receptores (40) y el recipiente (R) ,

- unos medios aptos para medir la impedancia compleja de los medios emisores/receptores influenciada por la carga constituida por el recipiente y su contenido, representativa de las características dieléctricas complejas del recipiente y de su contenido,

- unos medios (53, 55) para la obtención de datos físicos adicionales relativos a unas características del recipiente (R) , comprendiendo los dados físicos adicionales:

* la masa del recipiente (R) y de su contenido, y 20

* el material que constituye las paredes del recipiente (R) , siendo el material seleccionado de entre el vidrio y el plástico,

comprendiendo los medios (53, 55) para la obtención de datos físicos adicionales unos medios de medición de la masa y unos medios de introducción de datos (55) para la introducción de por lo menos uno de los datos físicos adicionales,

- unos medios (50) aptos para proporcionar una información relativa a la naturaleza del contenido de dicho

recipiente (R) en función de la impedancia compleja medida y de los datos físicos adicionales. 30

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (53, 55) para la obtención de los datos físicos adicionales comprenden un sensor gravimétrico (53) para la medición de la masa del recipiente (R) y de su contenido.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el sensor gravimétrico (53) está dispuesto bajo los medios (22) de soporte del recipiente (R) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque la tara del dispositivo se mide periódicamente mediante el sensor gravimétrico (53) cuando no está introducido ningún recipiente (R) en el soporte 40 (22) .

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la presencia de un recipiente (R) sobre el soporte (22) es detectada por los medios (50) aptos para medir la impedancia compleja de los medios emisores/receptores (40) .

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los datos físicos adicionales comprenden además la capacidad del recipiente (R) y/o el grosor de las paredes del recipiente (R) .

7. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dato físico adicional se introduce gracias a los

medios de introducción de datos (55) seleccionando unas características de recipiente de entre una lista predeterminada de características de recipientes.


 

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