Устройство для измерения электропроводности жидкостей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее диэлектрический корпус с внутренней измерительной полостью в виде цилиндра с впускными и выпускными отверстиями, четыре равноудаленных электрода, установленных параллельно образукмцей цилиндра, и блок регистрации, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, корпус снабжен четырьмя диаметрально расположенными идентичными дополнительными полостями , соединяющимися с измеритель ной полостью щелевыми KaHajtaiMHj a электроды установлены в дополнительных полостях и выполнены с каналами , сообщающимися с полостями. 9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О И

РЕСПУБЛИН,SU„„11 3531

4 (51) G 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОУСНОМУ СВИДЕТВЬСТВУ

rikb,"." (21) 3659547/18-25 (22) 30. 11.83 (46) 07.01.85. Вюл.11- 1 (72) В.Н.Хажуев и Е.А.Неаполитанский (53) 543,257.5 (088.8) (56) 1. ГОСТ 8.457-82 ГСИ. Государственный специальный эталон единицы удельной электрической проводимости е

2. Патент ГДР У 143533, кл. G 01 N 27/07, опублнк. 1979 (нрототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее диэлектрический корпус с внутренней измерительной полостью в виде цилиндра с впускными и выпускными отверстиями, четыре равноудаленных электрода, установленных .параллельно образующей цилиндра, и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, корпус снабжен четырьмя диаметрально расположенными идентичными дополнительными полостямн, соединякщимися с измеритель ной полостью щелевыми каналами; а электроды установлены в дополнительных полостях и выполнены с каналами, сообщающимися с полостями.

1 11335

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь /зовано для анализа состава и электро. физических свойств жидких сред, в частности в метрологической практи. ке для построения образцовых средств измерений электрической проводимости высшей точности.

Известно устройство для измерения электропроводности жидкостей !О с использованием четырехзажимных кон. тактных измерительных ячеек. Измерение электропроводности таким устройством основано на измерении элект. рического сопротивления измерительной ячейки и ее константы fl .

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная низкой точностью определения константы и нестабильностью электрохимических процессов на элект родах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее диэлектри- . ческий корпус с внутренней измерительной полостью в виде цилиндра с впускными и выпускными отверстиями, четыре равноудаленных электрода, установленных параллельно образующей цилиндра, и блок регистра30 ции f2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность, вызванная нестабильностью переходных сопро. тивлений на электродах и низкой долговременной стабильностью константы ячейки, искажением электрического поля в рабочей области ячейки впускными и выпускными отверстиями вне зависимости от их расположения в корпусе, неоднородностью исследуемой жидкости вблизи электродов и образованием около них застойных зон.

Цель изобретения — повышение точности измерения электропроводности жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения электропргводности жидкостей, содержащем диэлектрический корпус с внут 50 ренней измерительной полостью в виде цилиндра с впускными и выпускными отверстиями, четыре равноудаленных электрода, установленных параллельно образующей цилиндра, и блок регистрации, корпус снабжен четырьмя диаметрально расположенными идентичными .дополнительными полостями, 3! 2 соединяющимися с измерительной полостью щелевыми каналами, а электроды установлены в дополнительных полостях и выполнены с каналами, сообщающимися с полостями.

На фиг. 1 приведено устройство для измерения электропроводности жидкости; на фиг. 2 — то же, попереч. ный разрез.

Устройство содержит измерительную ячейку 1, которая включает в себя диэлектрический корпус 2 с внутренней измерительной полостью 3 и четыре электрода 4 — 7 с выпускными и впускными отверстиями 8. Измерительная полость 3 выполнена в виде цилиндра. Электроды 4-7 равноудалены друг от друга и установлены параллельно образующей цилиндра в диаметрально расположенных относительно измерительной полости 3 идентичных дополнительных полостях 9. Измерительная полость 3 сообщается с дополнительными полостями 9 щелевыми каналами 10. Кроме измерительной ячейки 1 устройство содержит гидрокамеру 11, необходимую для обеспечения циркуляции исследуемой жидкости через ячейку 1 и развязки элек. трических цепей, и блск 12 регистрации, содержащий коммутатор электродов, источник питания, измерительные приборы (не показаны)/. Впускные и выпускные отверстия 8 соединяются с каналами 13, выполненными в электродах, Устройство работает следующим образом.

С помощью гидрокамеры 11 через ячейку 1 пропускается стабилизированный по температуре и концентрации поток жидкости, а от: блока 12 регистрации — электрический ток.

Заполнение исследуемой жидкостью измерительной полости 3 ячейки 1 осуществляется через отверстия 8 электродов 4-7. При этом жидкость последовательно поступает, например, через отверстия 8 и каналы 13 пары электродов 6, 7 в сооответствующие им дополнительные полости 9 и через щелевые каналы 10 в измерительную полость 3. Отвод жидкости из ячейки 1 производится через вторую пару электродов 4 н 5 и соответствующие им щелевые каналы 10 и дополнительные полости 9. Втекание и вытекание жидкости в измерительную полость 3 через щелевые

3 11 каналы 10 может устанавливаться в процессе подготовки и проведения измерений произвольно, например последовательно, параллельно, перекрест но и т.д. Это, с одной стороны, позволяет достигнуть высокой изотропности,поля проводимости в ячейке 1, а с другой освобождает электри ческое поле в измерительной полости 3, формируемое щелевыми каналами 10 при протекании электрического тока, от искажающего действия

В впускных и выпускных отверстий, на- . рушающих правильность геометрической формы цилиндра. Вместе с этим гарантированная стабильность геометрических размеров щелевых каналов 10. например при изготовлении корпуса 2 ячейки 1 из кварцевого стекла, позволяет точно рассчитать электрическое поле в ячейке 1 и ввести соответствующие поправки в результат измерений. С помощью блока 12 регистрации, например, к элект родам 4 и 5 подводят фиксируемый электрический ток I45, а с электродов 6 и 7 снимают фиксируемую разность потенциалов hU<> . Затем подводят ток к электродам 5 и б и снимают разность потенциалов с электродов 7 и 4. Регулируя ток I><, так чтобы разность потенциалов Ь Ц 4 всег да была .равной pU< = ЬБ, фиксируют

"ток Т . Этих измеренных значений вместе с известной высотой d измерительной полости 3 достаточно для вычисления электропроводности по формуле (45 бь) Ж-А р

hU где К вЂ” удельная электропроводность, См/м;

А — контапта измерительной ячей-1 ки, м

I — значения тока в исходном и16 смещенном положениях: подвода тока и измерения разности потенциалов, А;, .5U — значение разности потенциа- i лов.

33531 4

Константа А измерительной ячейки 1 определяется формулой

20п2 (2)

А= — „ ча+ где d — высота измерительной полости З,м;

f — вспомогательная расчетная функция Е (Т9ь /Т45 ) э удов летворяющая уравнение

4ь 4g ехР(К 2®

=4 A ch 56 45 (3)

При строгой симметрии измерительной ячейки Т = Т4 и и = 1,00, а в, 15,общем случае f уменьшается с увеличе нием отношения Т /14, Например, ри (I>+/ I4<) c2 f z 0 91 °

Принятым исполнением измерительной ячейки 1 эффективная поверхность

20 каждого электрода может быть увеличена во много раз. В результате этого резко снижается плотность тока на границе раздела фаз, увеличивается емкость двойного слоя и уменьшаются

2 электрохимические шумы. При этом одновременно с повышением точности достигается высокая стабильность кон станты ячейки 1 путем гидродинамической стабилизации диффузной части .

30 двойного электрического слоя, сведения к минимуму влияния загрязнения электродов и явления адсорбции примесей.

Таким образом, предлагаемое устЗ5 ройство за счет снижения плотности тока, протекающего через контактную поверхность электродов, и непрерывной смены исследуемой жидкости вблизи этой поверхности стабилизиро40 вать электрохимические процессы, происходящие на границе раздела фаз, уменьшить влияние колебаний переходных сопротивлений на результат измерений и, тем самым, повысить точность измерения электропроводности.

Устройство позволяет примерно

1в десять раз повысить точность измерения электропроводности жидкостей что обеспечит возможность создания новых образцовых средств высшей точности.

1133531

Фиг. 1

Фиг. Г

BHHHBH Заказ 9944/37 Тираи 898 Подаисвое

Филиал ШШ "Патеит", r. Умгород, уа.Проектиаа,4,