Индуктивный концентратомер

 

ИНДУКТИВНЫЙ КОНЦЕНТРАТОМЕР, содержащий генераторы низкой-и высокой частот, выходами соединенные с входами блока сложения амплитуд, к вЬ1Ходу которого подключен датчик, выполненный в виде последовательного включения сравнительной и рабочей индуктивных ячеек, потенциальный зажим рабочей ячейки соединен с первым амплитудным детектором, второй амплитудный детектор, два низкочастотных усилителя, фильтр нижних частот и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения концентрации сильных электролитов и ферромагнитных или парамагнитных веществ в жидких Средах, введены управляемый делитель напряжения, логарифматор, два синхронных детекто)а и мультивибратор , выходами соединенный с управляющими входами генераторов низкой и высокой частот и первого и второго синхронных детекторов, выход первого амплитудного детектора через первые низкочастотный усилитель, синз :ронньй детектор и фильтр нижних частот соединен с управляющим входом (О управляемого делителя напряжения, включенного между выходом высокочастотного генератора и одним из входов блока сложения амплитуд, выход которого через второй амплитудный (Детектор, логарифматор, вторые низкочастотный у,силитель и синхронный детектор соединен с регистрирующим прибором.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК зап G О1 R 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t фг;:

К ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I них частот и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения концентрации сильных электролитов и ферромагнитных или парамагнитных веществ в жидких

Средах, введены управляемый делитель напряжения, логарифматор, два синхронных детектора и мультивибратор, выходами соединенный с управляющими входами генераторов низкой и высокой частот и первого и второго синхгонных детекторов, выход первого амплитудного детектора через первые низкочастотный усилитель синФ д хронный детектор и фильтр нижних З частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, включенного между выходом высоко" частотного генератора и одним из -входов блока сложения амплитуд, выход Я которого через второй амплитудный, детектор, логарифматор, вторые низкочастотный усилитель и синхронный Оеар" детектор соединен с регистрирующим прибором. Сл (21) 3367551/18-21 (22) 10 12.81 (46) 30.07.84. Бюл. и 28 (72) Ю.А.Скрипник, Л.A.Ãëàçêîâ, Б.А.Иванов, И.А.Присенко и В.И.Водотовка (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (53) 621.317.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Н 676915, кл. G 01 R 27/22, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 225527, кл. G 01 N 27/02, 1968 (прототип). (54)(57) ИНДУКТИВНЫЙ КОНЦЕНТРАТОИЕР, содержащий генераторы низкой-и высокой частот, выходами соединенные с входами блока сложения амплитуд, к вЬ ходу которого подключен датчик, выполненный в виде последовательного включения сравнительной и рабочей индуктивных ячеек, потенциальный зажим рабочей ячейки соединен с первым амплитудным детектором, второй амплитудный детектор, два низкочастотных усилителя. фильтр ниж„SU„„11Î5828 А ОЗВ2Е

Изобретение относится к физикохимическим методам контроля состава и свойств веществ и может быть использовано в химической промышленности для безэлектродного измереИия больших концентраций сильных электролитов (растворы, серной кислоты, сероводорода при гроизводстве искусственных и синтетических волокон), в горнорудной промышленности для измерения концентрации магнитной компоненты в жидких средах (суспензии рудного сырья на.обогатительных фабриках), в медицинской промышленности для измерения концентрации ферро- магнитных и парамагнитных веществ в растворах (концентрация гемоглобина в крови, растворенного кислорода в сыворотке) и других отраслях промышленности.

Известен индуктивный концентратомер, содержащий генератор высокой частоты, измерительную цепь с индуктивным датчиком на ферритовом стержне с дополнительной .- обмоткой, усилитель выходного сигнала Измерительной цепи, нормирующие конденсатор и резистор 1 .

Путем обеспечения взаимозаменяемости индуктивного датчика без подстройки измерительной цепи повышается стабильность измерения электропра.— водности, по котррой судят о концен грации контролируемой жидкой среды.

Однако изменение электромагнитных характеристик ферритового стержня под действием различных дестабилизирующих Ьакторов, неточность определения момента равенства собственной частоты контура и частоты источника питания, погрешность определения частоты генератора значительно сни40 жают точность и уменьшают диапазон определяемой концентрации.

Наиболее близким к предлагаемому является индуктивный концентратомЕр, содержащий генераторы низкой и высокой частот, выходами соединенные с входами блака сложения амплитуд, к выходу которого подключен датчик, выполненный в виде последовательного включения сравнительной и рабочей ячеек, подключенные к выходу датчика фильтры низкой и высокой частот, первый и второй амплитудные детекторы, блок .отношения сигналов низкой и высокой частот, два низкочастот" ных усилителя, причем блок отношения сигналов соединен с регистрирующим прибором 2 1.

Недостатком устройства является невысокая точность, обусловленная погрешностью сложения амплитуд напряжений низкой и высокой частот из-за частотной несимметрии плеч блока сложения, неравенством коэффициентов передач фильтров низкой и высокой частот, двух амплитудных детекторов и соответствующих усилителей, низкой чувствительностью, так как измеряется отношение двух абсолютных значений реактивых сопротивлений ячеек.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения концентрации сильных электролитов и ферромагнитных или парамагнитных веществ в жидких средах.

Поставленная цель достигается тем, что в индуктивный концентратомер, содержащий генераторы низкой и высокой частот, выходами соединенные с входами блока сложения амплитуд, к выходу которого подключен датчик, выполненный в виде последовательного включения сравнительной и рабочей индуктивных ячеек, потенциальный зажим рабочей ячейки соединен с первым амплитудным детектором, второй амплитудный детектор два .низкочастотных усилителя, фильтр нижних частот и регистрирующий прибор, введены уяранпмеиьФ делитель напряжения, яогарнфматор, два синхронных деектора и мультивибратор, выходами соединенный с управляющими входами генераторов низкой и высокой частот и первого и второго синхронных детекторов. Выход первого амплитудного детектора через первые низкочастотный усилитель, синхронный детектор и фильтр нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, включенного меж" ду выходом высокочастотного генератора и одним из входов блока сложения амплитуд, выход которого через второй амплитудный детектор, логарифматор, вторые низкочастотный усилитель и синхронный детектор соединен с регистрирующим прибором.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 низкой частоты, генератор 2 высокой частоты, управляемый делитель 3 напряжения, блок 4 сложения амплитуд, сравнительную индуктивную ячейку 5, рабочую индуктивную ячейку 6, (, = М (р (и I +"ü а ()), з 11058 амплитудный детектор 7, низкочастотный усилитель 8, синхронный детектор 9, фильтр 10 нижних частот, вто" рой амплитудный детектор 1, логарифматор 12, второй низкочастотный уси5 литель 13, второй синхронный детектор 14, регистрирующий прибор 15, мультивибратор 16.

Выходы генератора 1 низкой частоты непосредственно, а генератора 2 1р высокой частоты через управляемый делитель 3 напряжения подключены к входам блока 4 сложения амплитуд, выход которого соединен с последовательно включенными сравнительной 5 и рабочей 6 индуктивными ячейками

1 образующими датчик. Потенциальный зажим индуктивной ячейки 6 соединен с последовательно включенными первым амплитудным детектором 7, низкочас- 2б тотным усилителем 8, синхронным детектором 9, выход которого через фильтр 10 нижних частот соединен с управляющим входом делителя 3 напряжения. Выход блока 4 сложения амплитуд также соединен с последовательно включенными вторым амплитудным детектором 11, логарифматором 12, вторыми низкочастотным усилителем 13, синхронным детектором 14, к выходу которого подключен регистрирующий прибор 15.

Парафазные выходы мультивибратора 16 соединены с управляющими. входами генераторов низкой 1 и высокой 2 частот, а также с управляющими входами синхронных детекторов 9 и 14.

Датчик выполнен по схеме индуктивного делителя напряжения в виде последовательно включенных сравнительной 5 и рабочей 6 индуктивных ячеек. Сравни40 тельная ячейка с индуктивностью наполнена исходной жидкой средой с относительной магнитной проницаемостью к, являющейся растворителем для контролируемой среды. Конт45 ролируемая жидкая среда — это исходный растворитель с электропроводящими и ферромагнитными или парамаг. нитными включениями, имеющий относительную магнитную проницаемость

50 и заполняющий проточную рабочую ячейку 6 с индуктивностью

Устройство работает следующим образом.

Противофазные импульсы прямоуголь-i5, ного напряжения мультивибратора с частотой повторения Я воздействуют на управляющие входы генераторов низ28 4 . кой 1 и высокой 2 частот, работающих в ждущем режиме.

При воздействии запускающих импульсов генераторы 1 и 2 вырабатывают пакеты электрических колебаний одинаковых амплитуд низкой и и высокой и

1 2 частот. Частота повторения пакетов выбирается из условия Я(< ог (EU

1 2Ф

Пакеты электрических колебаний высокой частоты проходят через управляемый делитель.3 напряжения и ослабляются по амплитуде. Разновременно действующие пакеты колебаний низкой

И высокой О2 частот поступают с частотой повторения Я на блок 4 сложения амплитуд, преобразуясь на его выходе в непрерывное напряжение, манипулированное по частоте и состоящее из пакетов низкочастотных и высокочастотных колебаний.

Эти напряжения поочередно воздействуют на последовательно соециненные ячейки 5 и 6, включенные по схеме индуктивного делителя напряжения. Коэффициент передачи индуктивного делителя напряжения равен где L,„ и L,, и„и и2 — соответственно н дуктивности и магнитные проницаемости сравнительной 5 и рабочей

6 ячеек.

Поскольку воздействие переменного электромагнитного поля на жидкую среду, содержащую электропроводящие добавки или магнитные включения, характеризуется зависимостью относительной магнитной проницаемости этой среды от частоты (дисперсией магнитной проницаемости бинарной среды), то индуктивность рабочей ячейки 6 следующая где Х2 — коэффициент пропорциональности, учитывающий число и геометрию витков рабочей ячейки; А1 и> ) †. магнитная проницаемость жидкой контролируемой среды на низкой частоте ц>„;

1105828

Составитель В. Стукан

Техред М. Кузьма Корректор М.йароши

Редактор M.Öèòêèÿà

Заказ 5595/35 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4,а (Ш1= — дисперсия магнитной прони,«р(д -ы i цаемости, пропорциональ"

2 1 ная объемной концентрации электропроводящих добавок или магнитных включений контролируемой среды.

Напряжение, снимаемо с индуктивного делителя, детектируется амплитудным детектором 7 и через низкочас- 1О тотный усилитель 8 поступает яа сигнальный вход синхронного детектора 9, на опорный вход которого поступает напряжение мультивибратора 16.

Сигнал с выхода синхронного детектора через фильтр 10 нижних частот подается на управляющий вход управляемого делителя напряжения. Этот сигнал изменяет уровень высокочастотного напряжения, поступающего на блок® сложения амплитуд, поддерживая равенство амплитуд пакетов высоко" частотного и низкочастотного напряжений на входе амплитудного детектора 7. При этом разность амплитуд

I низкочастотного и высокочастотного напряжений на выходе блока сложения амплитуд. определяется дисперсией Лр(ш). Следовательно, амплиту" да низкочастотного напряжения час" тоты коммутации, задаваемой мультивибратором 16 на выходе амплитудного детектора 11 определяется вели" чиной Вальс (N) . Это напряжение подается на логарн4матор 12, с выхода которого поступает яа синхронный детектор 14, где преобразуется и постоянное напряжение. С выхода синхрон-. ного детектора постоянное напр1пкение, идопорциональНое 2 поступает на индикатор 15, Индуктивный концентратомер, таким образом, позволяет более точно измерять концентрацию сильных электролитов и ферромагнитных или парамагнитных веществ в живых средах.