Устройство для определения концентрации парамагнитных частиц!^

 

la92I0

Союз Советских

СоциалистическиЯ

Республик

Зависимое от авт. св;1детельства ¹

Заявлено 08.1.1964 (№ 875109/26-25) Кл. 42l, 3/09 с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 17,XI.1966. Бюллетень № 23.

Дата опубликования описашгя 2б.XII.19бб.

МПК G 01п

УДК 538 082 74 08 621 .318.14 (088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения М. С. Фогельсон, Э. K. Мейстер, А. И. Кашлинский, И. Е. Погуляевский, Г. С. Грицевский, А. И. Малкин, Г. В. Васильев и И. М. Десятник

Заявитель Опытно-конструкторское бюро автоматики Государственного комитета химической и нефтячой промышленности г

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРА

П АРАМА ГН ИТН blX ЧАСТИ Ц

I II ь .ге

Устройство предназначено для определения концентрации г!арамагннтных частиц при ав томатичсском непрерывном контроле состава веществ в химических процессах с помощью электронного парамагнитного резонанса.

В устройстве аналогичного назначения амплитуда сигнала от исследуемой жидкости ком пе11сируется я мГ!.7HTvI0H сиги а 1 я BblcoKII 1ястотнои модуляции по этялОпному веще ству — дифенилпикрилгидразилу, что приводит к дополнительным погрешностям из-за различия формы и ширины линии спектров и различной температурной зависимости. Недостатком указанного способа компенсации является появление реакции на нестабильность высокочастотной модуляции, если применен высокочастотный модулятор с двумя выходными каскадами, или появление фазовых искажений в случае достаточно большой шкалы, если применен высокочастотный модулятор с одним выходным каскадом.

С целью получения высокой стабильности при непрерывной записи концентрации исследуемого вещества и возможности применения устройства в системах автоматического управления, в предложенном устройстве предус» отрен мехянизм с реверсивным двигателем для обеспечения компенсации сигнала от исследуемого вещества сигналом от эталонного образца путем изменения степени погружения его в резонатор, размещенный в поле электромапппа, питаемого напряжением высокой частоты.

Для обеспечения I oiIIIeIIcaIIII«cIII.IIaлов от исследуемого вещества сигналом от эталона оно содержит трехполуволновый резонатор типа НГО;, со специальной петлей для осуществления высокочастотной прот!!вофазной модуляции сигналов исследуемого геществя и

10 эталонного образца.

С целью ) стра!!ения влияния песта б1!льности мапшгного поля, оно содержит систему автоматической подстройки поля по максимуму сигнала, в которой дополш1тельную

15 низкочастотную модуляцию мапштного поля электромагнита, создаваемую модулятором низкой частоты, налагают на один из образцов с помощью катушек низкочастотной мод ъ л я ц и 1 1 .

20 Для повышения точности измерений концентрации пярамагнитпых веществ эталонным образцом служит то же вещество, что и исследуемое, но с заранее известной ко;щентряцней.

25 На фиг. 1 показана блок-схема устройства;

1я фиг. 2 — поперечный разрез прихГеняе1!Ого прямоугольного резонатора типа Н!р; и взянм ое расположение образцов.

В поле электромагнита 1, который п111ается

30 от блока 2 питания электромагнита, располо189210 жен резонатор 8 с исследуемым образцом и эталонным образцом 5, связанным с механизмом б перемещения, который приводится в действие реверсивным двигателем 7.

Волноводный тракт устройства включает в 5 себя клистрон 8, резонатор 8, детектор 9 сверхвысокой частоты и согласующие трансформаторы 10 и 11. В резонаторе образцы 4 и 5 окружены петлей 12 высокочастотной модуляции, связанной с модулятором 18. Сигнал 10 с детектора 9 поступает через усилитель 14 высокой частоты на синхронный детектор 15 высокой частоты, от которого через усилитель

16 сигнала ошибки подается иа обмотку возбуждения реверсивного двигателя, осущест- 15 вляющего перемещение эталонного ооразца с помощью механизма 6. Блок 17 представляет собой систему автоматической подстройки частоты клистрона 8 к частоте резонатора 8. 20

Для автоматической подстройки поля электромагнита по максимуму сигнала электронного парамагнитного резонанса вводится дополнительная низкочастотная модуляция магнитного поля, создаваемая модулятором 25 низкой частоты 18 с помощью катушек 19 низкочастотной модуляции.

В случае ухода магнитного поля от максимума первой производной линии поглощения в системе автоматической подстройки поля 30 возникает сигнал рассогласования, который усиливается усилителем 20 низкой частоты и после синхронного детектора 21 попадает в блок питания электромагнита. В результате ток, протекающий по обмотке электромаг- 35 нита, изменяется так, чтобы поле вновь установилось в точке максимума линии электронного парамагнитного резонанса. Подстройка частоты клистрона осуществляется таким же образом. 40

В устройстве используется волноводный тракт сверхвысокой частоты проходного типа и метод высокочастотной модуляции, при котором, как известно, регистрируется первая производная линии поглощения. Образец 4, 45 представляющий собой объем, через который протекает исследуемое вещество, и эталонный образец 8, заполненный тем же веществом, но заранее известной концентрации, располагают в пучностях магнитного поля на 50 расстоянии, равном половине длины волны

СВЧ между ними. Устройством петли 12 высокочастотной модуляции и расположением образцов в резонаторе 8 обеспечивается получение сигналов от обоих образцов в про- 55 тивофазе, На дегекторе 9 СВЧ (см. фиг. 1) выделяется разностный сигнал поглощения высокой частоты. Этот сигнал усиливается усилителем 14 высокой частоты и детектируется в 60

cpíõðîíHoì детекторе 15 высокой частоты.

После усилеция на усилителе 16 сигнал подается на двигатель 7, который приводит в движение систему перемещения эталонного образца, меняя глубину погружения его в 65 резонатор до тех пор, пока сигнал в системе не станет настолько мал, что скроется за шумами. Измерение сигнала, таким образом, осуществляется нулевым методом. Глубина погружения эталонного образцд в резонатор служит мерой концентрации парамаг итных частиц в исследуемом веществе. В устройстве предусмотрена периодическая автоматическая проверка нуля.

Устройство может быть использовано в химической промышленности как для непрерывного контроля жидкости, протекающей через резонатор, при автоматизации технологических процессов, так и для разового анализа или экспресс-анализа любых парамагиитных веществ.

Предмет изобретения

1. Устройство для определения концентрации парамагнитных частиц в веществах, протекающих через резонатор, основанное на явлении электронного парамагнитного резонанса, состоящее из магнита, волноводиого тракта, модулятора, усилительного блока и синхронного детектора высокой частоты, в котором проводят компенсационные измерения сигналов электронного парамагнитного резонанса от исследуемого вещества и эталонного образца, отличающееся тем, что, с целью получения высокой стабильности при непрерывной записи концентрации исследуемого вещества и возможности применения устройства в системах автоматического управления, оно содержит механизм с реверсивным двигателем для обеспечения компенсации сигнала от исследуемого вещества сигналом от эталонного образца путем изменения степени погружения его в резонатор, разь.ещениый в поле электромагнита, питаемого напряжением высокой частоты.

2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения компенсации сигналов от исследуемого вещества сигналом от эталона, оно содержит трехполуволновой резонатор типа Н о со специальной петлей для осуществления высокочастотной противофазиой модуляции сигналов исследуемого вещества и эталонного образца.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью усгранения влияния нестабильности магнитного поля, оно содержит систему автоматической подстройки поля по максимуму сигнала, в которой дополнительную низкочастотную модуляцию магнитного поля электромагнита, создаваемую модулятором низкой частоты, налагают на один из образцов с помощью катушек низкочастотной модуляции.

4. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений концентрации парамагнитных веществ, эталонным образцом служит то же вещество, что и исследуемое, но с заранее известной концентрацией.

189210

Vuz. r юг. 2

Составитель И. А. Рощина

Техред Л. Брнккер Корректоры: В. В. Крылова и Е. Д. Курдюмова

Редактор И. Г. Карпас

Заказ 3903/17 Тира и 1175 Формат бум. 60 90 з Объем 0,3 изд. л. Подписное

Ц ИИПИ Комитета по делам изобретений и открыт ш при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Тппографпя, пр. Сапунова, 2