Влагомер для измерения влажности легких органических жидкостей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1427273 А1 (5g 4 с 01 N 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ьы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3955031/24-25 (22) 20,09.85 (46) 30.09.88. Бюл, Ь 36 (72) В.И.Булдаков, А.Н,Дрянов, П.М.Емельянов и В.Е.Иващенко (53) 533.275 (088.8) (56) Богданов Н.В. и др. Промьпппенный инфракрасный анализатор жидких растворов "Анализ-3". — Автоматизация химических производств. НИИТЗХИМ, 1984, вып. 7, с. 37.

Патент Швеции У 331204, кл. G 01 N 27/02, 1978. (54) (57) ВЛАГОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ЛЕГКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ, содержащий камеру с анализируемой средой, измерительный и опорный генераторы, последовательно соединенные смеситель, счетчик, индикатор, причем пьезосорбционный чувствительный элемент и опорный кварцевый резонатор подключены соответственно к рабочему и опорному высокочастотным генераторам, выходы которых подключены через усилители высокой частоты к смесителю, о т л.и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения влагомера и повышения точности и стабильности измерений, пьезосорбционный чувствительный элемент и пьезоэлемент опорного кварцевого резонатора помещены в камеру для анализируемой среды и во влагомер введены две цепи из последовательно включенных детектора и усилителя постоянного тока, при этом входы детекторов подключены к выходам усилителей высокой частоты, а выход усИлителя постоянного тока одной цепи подключен к управляющему входу рабочего высокочастотного генератора, выход усилителя постоянного тока другой цепи — к управляющему входу опорного высокочастотного генератора.

1427273

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для измерения влагосодержания органических жидкостей.

Цель изобретения — упрощение вла/ гомера и повышение точности и стабильности измерений.

На чертеже представлена функциональная схема влагомера. 10

Влагомер содержит камеру 1 с анализируемой жидкостью, в которую помещены пьезосорбционный чувствительный элемент 2 и пьезоэлемент 3 опор,ного кварцевого резонатора, усилитель!5

4 постоянного тока, рабочий высокочастотный генератор 5, опорный высокочастотный генератор 6, усилитель 7 постоянного тока, детектор 8, усилители 9 и 30 высокой частоты, детек- 20 тор 11, смеситель 12, усилитель 13

1 низкой частоты, к выходу кот орого подключены по следовательно включенные ключ 14, счетчик 15, постоянное запоминающее устройство 16, дешифра- 25 тор 17 и индикатор 18. К управляющему входу ключа 14 подключен формирователь 19 временных интервалов.

Влагомер работает следующим образом 30

В проточную камеру 1 с анализируемой жидкостью помещены пьезосорбционный чувствительный элемент 2 и пластина кварцевого резонатора 3, которые постоянно находятся в контакте с жид-35 кой анализируемой средой. Н<идкая анализируемая среда характеризуется параметрами плотности, вязкости и влагосодержания. Пластина кварцевого резонатора 3, помещенная в жидкую ана- 40 лизируемую среду, характеризуется комплексным сопротивлением, которое может быть представлено в виде

Z = R + 3Х = (! + 3) r7ifpq, (1)

45 где Z — комплексное сопротивление резонатора;

R и Х вЂ” активное и реактивное значение комплексного сопротивления;

f — частота колебаний пьеэоэлемента;

P — плотность анализируемой среды;

«1 — вязкость анализируемой среды.

Как видно из выражения (1), при изменении плотности и вязкости анализируемой среды изменяется как активное сопротивление пьезоэлемента 3, так и его собственная частота, .которая определяется выражением

Р1 ЕУс

f = f - bf = f — — — — — (2) р 0 с Ф Г(pl)2. ю где fð — значение частоты пьезоэлемента в среде;

" значение частоты, измеренное в вакууме; ьй — изменение частоты за счет воздействия анализируемой среды; вязкость средьц

P — плотность среды1

p - -плотность пьезоэлемента;

1 — толщина пьезоэлемента.

Пьезосорбционный чувствительный элемент 2, помещенный в жидкую анализируемую среду, также изменяет активное сопротивление и частоту за счет изменения плотности и вязкости анализируемой среды, но дополнительно с этим активное сопротивление и частота изменяются за счет сорбированной влаги. Частота пьезосорбционного чувствительного элемента определяется как (3) f„ „ý f, с fa Ф где f new> — текущее значение пьезосорбционного чувствительного элемента;

fo — значение частоты, измеренное в вакууме; ь f< — изменение частоты за счет воздействия жидкой анализируемой среды;

4Еь — изменение частоты за счет изменения влажности анализируемой среды.

Пластина кварцевого пьезоэлемента

3 подключена к высокочастотному генератору 6, частота которого изменйется в соответствии с выражением (1), одновременно с этим изменяется амплитуда колебаний генератора ввиду того, что изменяется активное сопротивление кварцевого пьезоэлемента, в результате нарушаются условия самовозбуждения генератора 6. С выхода генератора 6, сигнал высокой частоты поступает на вход усилителя 10 высокой частоты,с выхода которого усиленный сигнал высокой частоты посту пает на вход смесителя 12 и на вход детектора 11. После детектирования и усиления усилителем 7 постоянного тока информационный сигнал, пропорцио1427273

Составитель В. Немцев

Техред М. Ходанич Корректор Э Лончакова

Редактор А.Лежнина

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4847/40

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 нальный амплитуде сигнала высокой частоты, поступает на управляющий вход генератора 6 и восстанавливает условия самовозбуждения высокочастотного генератора 6 путем поддержа5 ния постоянства ам ;лнтуды генератора.

Пьезосорбционный чувствительный элемент 2 подключен к высокочастотному генератору 5, частота которого оп- 10 ределяется выражением (3). Поддержание условий самовозбуждения генера. тора 5 рбеспечивается с помощью .детектора 8 и усилителя 4 постоянного тока. С выхода усилителя 9 высокочас- 15 тотный сигнал поступает на вход сме-. сителя 12. На выходе смесителя 12 выделяется сигнал разностной частоты;

ЬР, который определяется выражением

Как видно из выражения (4), сигнал разностной частоты равен изменению частоты за счет изменения влажности 25 анализируемой среды. Изменение частоты пьезосорбционного чувствительного элемента, вызванного влиянием плотности и вязкости анализируемой среды, полностью компенсируется изме -ЗО нением частоты кварцевого пьезоэлемента. Сигнал. разностной частоты со смесителя 12 поступает на усилитель

13 низкой частоты, с выхода которого непрерывно поступает на вход ключа

14. С помощью формирователя 19 временных интервалов задается период преобразования. В начале периода преобразования> с формирователя 19 временных интервалов на управляющий вход ключа 14 поступает команда "Пуск", по которой ключ открывается, и сигнал разностной частоты поступает на вход счетчика 15. По окончании периода преобразования на управляющий вход ключа 14 поступает импульс, закрывающий ключ 14, при этом прекращается поступление разностной частоты на вход счетчика 15. На выходе счетчика

15 устанавливается код измеренной частоты, который поступает на адресные входы постоянного запоминающего устройства 16. В постоянном запоминающем устройстве 16 по каждому адресу записан код значения измеренной влажности B соответствии с изотермой сорбции сорбента, нанЕсенного на пьезосорбционный чувствительный элемент.

Код измеренной влажности поступает на вход дешифратора 17 и затем после дешифратора на вход индикатора 1 8, где высвечивается численное значение измеренной влажности. При поступлении следующего разрешающего импульса на управляющий вход ключа 14 формирователя 19 временных интервалов процесс преобразования повторяется.