Устройство для измерения концентрации различных веществ

 

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЩЕНТРАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащее генератор напряжения, резонансную систему с емкостным датчиком и измерительным прибором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, генератор напряжения выполнен в виде генератора звуковой частоты, а резонансная система в виде индуктивного параметрического генератора с емкостью в контуре,, который соединен с генератором звуковой частоты индуктивной связью, а параллельно емкости параметрического контура включен емкостный датчик последовательно с микроамперметром. 00 (Vf.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(51) G 01 N 27/02 )-».

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3436189/18 — 25 (22) 07.05.82 (46) 15.12.83. Бюл. 1(46 (72) IIL И. Местечкин, В. А. Любимов, А. С. Львовский, А. С. Курочкин и В. Н. Ива. нец (71) Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (53) 543.257 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР No 654889, кл, G 01 и 27/22, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР Р 457023, кл. G 01 N 27/22, 1975 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ РАЗЛ)1ЧНЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащее генератор напряжения, резонансную систему с емкостным датчиком и измерительным прибором, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, генератор напряжения выполнен в виде генератора звуковой частоты, а резонансная системав виде индуктивного параметрического генератора с емкостью в контуре,. который соединен с генератором звуковой частоты индуктивной . связью, а параллельно емкости параметрического контура включен емкостный датчик после довательно с микроамперметром.

1061030

Изобретение относится к физико-химическому анализу и может быть использовано для анализа состава и свойств веществ, конкретно для определения концентрации сыпучего материала. 5

Известно устройство для определения концентрации диэлектрической проницаемости материалов, содержащее емкостной первичный преобразователь, конструктивно совмещенный с ав-тогенератором, выполненным по схеме с поло- tO жительной обратной связью через отдельный уси. литель, связанный с генератором общим резистором, перестраиваемый источник питания и частотомер (1 } .

Данное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения, что обусловлено значительным влиянием на частоту стационарных колебаний автогенератора нестабильности питающего напряжения, факторов, оказывающих влияние на фаэовые сдвиги в отдельных звеньях автогенератора, частично шунтирование его контура сопротивлением коллекторной цепи усилителя на транзисторе.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения концентрации,содер>кащес генератор, связанный с резонансной системой, емкостный датчик и измерительный прибор (2).

Недостатком устройства является невысокая точность, обусловленная сложностью сопоставления результатов измерений тока, проводимых .па различных высоких частотах, нестабильностью частоты высокочастотного генератора, возможностью возникновения резонансной поляризации частиц исследуемого вещества при высокочастотных колебаниях в колебательных контурах.

Кроме того, данное устройство характеризуется узким диапазоном измерения, что обуслов. лено частотной характеристикой системы, состоящей из двух соответственно растроенных контуров.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем„что в устройстве для измерения концентрации различных веществ, содержащем генератор напряжения, резонансную систему с емкостным датчиком и измерительный прибор, генератор напряжения выполнен в виде генератора звуковой частоты, а резонансная система — в виде индуктивного параметрического генератора с емкостью в конту. ре, который соединен с генератором звуковой частоты индуктивной связью, а параллельно емкости параметрического контура включен в емкостный датчик последовательно с микроампер-. 55 метром, На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — зависимость тока в параметрическом контуре индуктивного параметрического генератора от суммарной емкости, Повышение точности измерения возникает за счет того, что изменение емкости датчика (концентрации контролируемого компонента) в определенном диапазоне емкостей влечет за собой лишь изменение величины тока в параметрическом контуре индуктивного параметрического генератора при неменяющемся значении частоты колебаний, А это значит, что измерение значений тока, соответствующих определенным величинам концентрации контролируемого компонента, ведется на одной частоте и тем самым устраняются погрешности, возникающие при сопоставлении результатов изменения тока, присущие устройствам с системой расстроенных резонансных контуров.

Устройство для измерения концентрации контролируемого компонента сыпучей смеси состоит из генератора звуковой частоты 1, индуктивного параметрического генератора (ИПГ) 2, выполненного на трансформаторах 3 и 4, первичные обмотки 6 и 7, которого соединены между собой последовательно согласно, а вторичные ,8 и 9 — последовательно встречно, и конденсаторе 5, микроамперметра 10; переключателя

11 "Измерение — проверка", резистора нагрузки

12 и емкоетного датчика 13.

Устройство работает следующим образом.

При включении генератора звуковой частоты

| на обмотки возбуждения 6 и 7 подается синусоидальное напряжение, под действием которого в контуре обмоток 8 и 9 и конденсатора

5 возбуждаются параметрические колебания с частотой, кратной частоте генератора 1, В этом случае рабочая точка контура 8, 9, 5 находится в точке А, ток в контуре равен ) к, а замкнутые контакты 14 и 15 переключателя

11 создают цепь проверки работоспособности предлагаемого устройства, осуществляемой по отклонению стрелки микроамперметра 10, поз- воляющую также с помощью потенциометра 17 установить исходный режим колебаний в параметрическом контуре ИПГ при изменениях температуры и влажности. При размыкании контактов 14 и 15 и замыкании контактов 14 и 16 емкостный датчик 13 подключается параллельно конденсатору 5, однако до заполнения датчика исследуемым материалом цепь измерения концентрации остается разомкнутой и стрелка прибора 10 находится в нулевом положении. Если между электродами датчика поместить образец, то цепь измерения концентрации замкнется, и емкость параметрического контура

ИПГ останется равной

CK = Со + С где Со — емкость конденсатора 5;

С1 — емкость испытуемого образца. (. к а )

С АС„ к f î г

Фиг.

Составитель В. Гусева

Техред А.Ач

Корректор О. Тигор

Редактор Л. Авраменко

Заказ 10031/46 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская. наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1061

При этом частота колебаний в параметрическом контуре ИПГ не изменяется, рабочая точка перемещается в точку А, ток в контуре 8, 9, I

5 увеличивается на Ь3, а стрелка микроамперметра показывает отклонение соответствующее

Следовательно, по этому сигналу можно определить емкость испытываемого образца, а значит и концентрацию контролируемого компонента. (030 4

Представленная на фиг. 2 зависимость величины тока в резонансном контуре ИПГ от емкости этого контура, область существования резонансных колебаний в режиме удвоения частоты показывает, что емкость испытываемого образца мзжет составлять 005-0,7 емкости контура ИПГ, что обеспечивает довольно широкий диапазон измерений, производимых на одной частоте.

Устройство имеет следующие преимущества

:перед известными: возможность определять мй лыв количества вещества (менее 005% контро- лируемого компонента от общей массы смеси) повышение точности определения концентраций, расширение функциональных возможностей устройства.