Способ контроля параметров жидких сред

 

Использование: при проектировании устройств для определения как степени, так и природы загрязнения природных и сточных вод. Сущность изобретения: по способу контроля жидких сред, основанному на измерении электрохимических потенциалов среды посредством размещенных в ней ион-селективных датчиков и определении по их показаниям pX раствора или концентрации ионов в нем с последующей регистрацией результатов, сигнал с каждого датчика усиливают в K1 раз, определяют через заданные промежутки времени приращения усиленного сигнала, которые последовательно сравнивают с первым допуском, при величине приращения, равной или меньшей первого допуска, фиксируют значение отсчета и вычитают его из усиливаемого сигнала, полученный разностный сигнал усиливают в K2> K1 раз, берут на скользящем временном интервале заданной длительности m отсчетов, осредняют их и определяют приращение осредненных сигналов от интервала к интервалу, последовательно сравнивают полученные приращения с вторым допуском, при величине приращения, равной или меньшей второго допуска, измеряют текущее значение усиленного в K2 раз разностного сигнала, которое после деления на коэффициент K2 суммируют с зафиксированным ранее отсчетом усиленного в K1 раз сигнала, и суммарный сигнал документируют. 2 ил.

Изобретение относится к области исследования жидких сред и может быть использовано при проектировании устройств для определения как степени, так и природы загрязнения природных и сточных вод. В связи с актуальностью данной проблемы ее решению посвящено большое количество работ как в теоретическом плане, так и в виде практических технических решений.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что общей тенденцией в развитии методов анализа природных и сточных вод является обеспечение непрерывности и оперативности контроля, расширение круга определяемых веществ, автоматизация процесса анализа и обеспечение высокой чувствительности, т.е. низких пределов обнаружения.

В большинстве известных технических решений в основу положены измерение различных параметров воды, в частности рН, электропроводности, радиоактивности, мутности, содержания растворенного кислорода, хлоридов, цианидов, тяжелых металлов и т.д. посредством размещения в исследуемой среде соответствующих датчиков (первичных преобразователей), обработка показаний датчиков с целью извлечения из нее полезной информации, сравнение полученных результатов с допустимым уровнем и документирование.

Одной из важнейших задач является повышение чувствительности в широком диапазоне значений концентрации веществ в воде. Для повышения чувствительности широко применяется способ пропускания контролируемой воды через сорбционный элемент в течение определенного времени для накопления в нем даже малых доз загрязнения до степени, когда даже датчики с невысокой чувствительностью фиксируют факт загрязнения. Однако эти способы неоперативны.

Широко распространены способы контроля жидких сред, основанные на измерении электрохимических потенциалов среды посредством ион-селективных датчиков. В частности, известен способ контроля жидких сред с помощью иономера И-140, в котором с целью повышения точности измерения осуществляются автоматическая подстройка нуля и устранение собственного дрейфа, автоматическое определение крутизны рХ в области независимого от температуры сигнала, вычисление рХ, Сх, автоматическая фиксация установившихся значений и введение в оперативную память параметров раствора [1] Известен также способ контроля жидкости, реализованный в многоканальных потенциометрических анализаторах АСКП-И и АСКПВ-И-Г, в соответствии с которым осуществляется измерение электрохимических потенциалов жидкости, обработка информации с целью извлечения из показаний полезной информации, хранение и регистрация физико-химических показателей поверхностных вод [2] Приведенным аналогам присущ общий недостаток, заключающийся в высоком пределе обнаружения загрязнения вследствие низкой чувствительности.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ [3] в соответствии с которым с помощью ион-селективных датчиков измеряют электрохимические потенциалы проб среды на содержание в ней различных видов ионов, например рК, рСа, pNa, pCl и т.д. затем с помощью запомненных данных градуировочного графика производят расчет и вывод на печать рХ раствора или концентрации ионов в нем. Кроме того, способ позволяет производить измерение потенциалов в заданные моменты времени.

Прототипу присущи недостатки, заключающиеся в ограниченном диапазоне линейного преобразования сигналов с датчиков, а также недостаточно точной фиксации момента выхода датчиков на режим достоверного измерения.

От указанного недостатка в значительной степени свободен предлагаемый способ, сущность которого заключается в том, что по способу контроля жидких сред, основанному на измерении электрохимических потенциалов среды посредством размещенных в ней ион-селективных датчиков и определении по их показаниям рХ раствора или концентрации ионов в нем с последующей регистрацией результатов, сигнал с каждого датчика усиливают в К1 раз, определяют через данные промежутки времени приращения усиленного сигнала, которые последовательно сравнивают с первым допуском, при величине приращения, равной или меньшей первого допуска, фиксируют значение отсчета и вычитают его из усиливаемого сигнала, полученный разностный сигнал усиливают в К2> К1 раз, берут на скользящем временном интервале заданной длительности m отсчетов, осредняют их и определяют приращение осредненных сигналов от интервала к интервалу, последовательно сравнивают полученные приращения с вторым допуском, при величине приращения, равной или меньшей второго допуска, измеряют текущее значение усиленного в К2 раз разностного сигнала, которое после деления на коэффициент К2 суммируют с зафиксированным ранее отсчетом усиленного в К1 раз сигнала, и суммарный сигнал документируют.

Благодаря указанному двойному преобразованию выходных сигналов ион-селективных датчиков, включающему усиление прямого и разностного сигналов, определение их приращений, сравнение последних с порогами (допусками), выбранными из условия обеспечения заданной чувствительности измерения, обеспечивается точная фиксация моментов выхода сигналов датчиков на установившийся режим и соответственно повышается достоверность результатов измерения в широком диапазоне изменения входных сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема для осуществления способа; на фиг. 2 графическая иллюстрация процедуры преобразования сигнала.

СигналыЕвхin с блока 1 датчиков поступают на коммутатор 2, управляемый блоком 3 управления. Коммутатор выдает сигнал с выбранного датчика на усилитель 4, где он усиливается с коэффициентом К1 и далее выдается на измеритель 5 приращений. Коэффициент К1 выбирают преимущественно в пределах 2,5-10. Измеритель 5 по сигналам ТИ (тактовые импульсы) с блока 3 производит отсчеты текущих значений К1ЕK1E и т.д. сигнала и путем попарного сравнения смежных отсчетов определяет приращения E-E которые в пороговом блоке 6 сравниваются с первым заданным допуском Е. Величину первого допуска выбирают из условия нахождения усиленного разностного сигнала в линейной зоне усилителя. Преимущественно величина первого допуска составляет 10-100 мВ. В момент, когда приращение равно или меньше значения допуска, в блоке 7 фиксируется отсчет сигнала K1Eвxinop, который в блоке 8 вычитается из текущего значения сигнала с усилителя 4.

Разностный сигнал усиливается усилителем 9 в К2 раз, и результирующий сигнал, равный li= K2 K1 ( Eвх i Eвх in+k), поступает на измеритель 10, в котором по тактовым импульсам с блока 3 производятся отсчеты текущих значений (см. точку а на фиг. 2), которые выдаются в блок 11 определения среднего. Коэффициент К2 выбирают преимущественно в пределах 2,5-10 от значения коэффициента К1.

В блоке 11 из отсчетов формируются сдвигаемые во времени на период следования импульсов ТИ группы из m отсчетов, которые осредняются по правилу lim= li lim+1= li и т.д.

Затем путем последовательного попарного сравнения осредненных сигналов определяют приращения lin+1-l которые сравниваются в пороговом блоке 12 с вторым допуском Еп, выбранным из условий обеспечения заданной чувствительности.

В момент достижения приращением значения допуска (см. точку 3 на фиг. 2) в блоке 13 фиксируются значения разностного сигнала с измерителя 10.

В блоке 15 этот сигнал после его деления на К2 в делителе 14 суммируется с сигналом, зафиксированным в блоке 7, и суммарный сигнал документируется в блоке 16.

На предприятии-заявителе в соответствии с изобретением был изготовлен и испытан иономер ИОН-1, в котором частота тактовых импульсов равна 10 Гц, период скользящего интервала составлял 1 с, первый допуск равен 20 мВ, второй 10 мВ, значения К1 и К2 равны соответственно 5 и 20. Испытания прибора подтвердили возможность достижения технического эффекта.

Предлагаемый способ сравнительно легко может быть реализован в производстве, что характеризует объект изобретения как промышленно применимый.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ СРЕД, основанный на измерении электрохимических потенциалов среды посредством размещенных в ней ион-селективных датчиков и определении по из показаниям рХ раствора или концентрации ионов в нем с последующей регистрацией результатов, отличающийся тем, что сигнал с каждого датчика усиливают в K1 раз, измеряют через заданные промежутки времени приращения усиленного сигнала, которые последовательно сравнивают с первым допуском, при величине приращения, равной или меньшей первого допуска, фиксируют значение отсчета и вычитают его из усиливаемого сигнала, полученный разностный сигнал усиливают в K2 > K1 раз, осредняют m отсчетов, выбранных на скользящем временном интервале заданной длительности, и определяют приращение осредненных сигналов от интервала к интервалу, последовательно сравнивают полученные приращения с вторым допуском, при величине приращения, равной или меньшей второго допуска, измеряют текущее значение усиленного в K2 раз разностного сигнала, которое после деления на коэффициент K2 суммируют с зафиксированным ранее отсчетом усиленного в K1 раз сигнала, и суммарный сигнал регистрируют.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в электронике, химотронике, электрохимических производствах , а также при научных исследованиях

Изобретение относится к средствам автоматизации количественного анализа и может быть использовано в системах контроля и регулирования в химической, коксохимической , металлургической и других отраслях промышленности для непрерывного измерения расплавов солей нитрата магния

Изобретение относится к химической технологии получения особочистых веществ и прецизионному химическому анализу, а именно к способу электрохимического детектирования субмикропримесей и сенсору для его осуществления

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности для измерения концентрации воды, кислорода и водорода при их совместном присутствии в газовых смесях

Изобретение относится к области измерительной техники, а более конкретно к устройствам, предназначенным для измерения активности ионов натрия

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться для контроля водного теплоносителя на тепловых и атомных электрических станциях

Датчик // 2035806

Изобретение относится к тестовому датчику аналита, содержащему, по меньшей мере, две подложки, образующие емкость, причем емкость имеет основную область и, по меньшей мере, две, по существу, химически изолированные вторичные зоны анализа, причем основная область, по существу, разделяет эти, по меньшей мере, две, по существу, химически изолированные вторичные зоны анализа; по меньшей мере, один первый рабочий электрод, включающий в себя первый проводник и композицию реагента, размещенный в основной области; по меньшей мере, один первый противоэлектрод, включающий в себя второй проводник и, по меньшей мере, одно первое окислительно-восстановительное вещество, размещенный в первой вторичной зоне анализа; и, по меньшей мере, один второй противоэлектрод, включающий в себя третий проводник и, по меньшей мере, одно второе окислительно-восстановительное вещество, размещенный во второй вторичной зоне анализа, при этом рабочий электрод, первый противоэлектрод и второй противоэлектрод являются независимо адресуемыми
Изобретение относится к области биофизики и прикладной биохимии и может быть использовано для контролируемого введения веществ в микрообъекты. Для этого вводят в микрообъект нанокапилляр, содержащий не менее двух изолированных друг от друга каналов, с последующим введением вещества. При этом используют нанокапилляр, у которого, по крайней мере, один из каналов содержит электрохимически активный материал и, по крайней мере, один канал содержит вводимое или генерирующее его вещество. Контроль за введением вещества осуществляют путем измерения изменения электрического потенциала и/или силы тока, обусловленных электрохимической реакцией на электрохимически активном материале в результате введения вещества. Изобретение позволяет повысить степень контроля за введением веществ в микрообъекты за счет определения дополнительных информативных параметров. 5 пр.

Изобретение может быть использовано для определения сплошности диэлектрических (например, полимерных) покрытий на металлическом прокате (например, стальном) в процессе выполнения деформации образцов с диэлектрическими покрытиями. Способ включает операцию подключения к измерительному прибору электролитической ячейки и образца с испытуемым покрытием и операцию создания контакта испытуемого покрытия с электропроводной жидкостью, которой предварительно заполняют электролитическую ячейку. Способ согласно изобретению дополнен операцией подключения источника тока в электрическую цепь, образованную металлическим образцом с испытуемым покрытием, электролитической ячейкой и измерительным прибором, и операцией, при осуществлении которой одновременно выполняют непрерывную деформацию металлического образца с испытуемым покрытием и непрерывный контроль сплошности нанесенного на него испытуемого покрытия. Изобретение обеспечивает возможность оперативного исследования сплошности диэлектрических (например, полимерных) покрытий и оперативного определения с высокой точностью прочности диэлектрических покрытий в процессе непрерывной деформации металлических образцов с диэлектрическими покрытиями, например при вытягивании в металлическом образце с покрытием лунки по Эриксену. 1 з.п. ф-лы.

Использование: для определения сплошности покрытия при его деформации. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит источник тока, измерительный прибор и электролитическую ячейку, изготовленную из диэлектрического материала, в нижнюю часть которой герметично вмонтирован электрод, а в верхней части закреплен контактный элемент, выполненный из пластичного коррозионно-стойкого материала, причем электролитическая ячейка снабжена системой ее заполнения электролитом, дополнительно устройство снабжено узлом деформации, под которым размещен подъемный столик с возможностью вертикального перемещения, при этом на подъемном столике жестко закреплена вертикальная направляющая с электролитической ячейкой, подпружиненной в направлении к узлу деформации, электрод подключен в электрическую цепь измерительного прибора и источника тока. Технический результат: обеспечение возможности быстрого контроля сплошности диэлектрических покрытий при деформации металлических образцов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх