Устройство для анализа жидкостей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (111 741128

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05,06.76 (21) 2379472/18-25 с присоединением заявки HP - (51)м. Кл.2 (1 01 Н 27/02

Государственный коммтет

СССР. по делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 1506.80- Бюллетень Ио 22

Дата опубликования описания 150690 (53) УДК 54З ° 257 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л.A.Ïîëîñóõèíà, В.М.Иванов и В.И.Рощин

Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ХИДКОСТЕИ

Изобретение относится к исследованию физических и химических свойств веществ и может быть использовано для анализа материалов с помощью электрических средств и контроля проводящих жидких сред, в частности сточных и поверхностных вод.

Известны устройства, представляющие высокочастотные L автогенераторы, в резонансный контур которых включается емкостный датчик с исследуемой жидкой пробой. Изменение частоты автогенератора, вызванное влиянием комплексного сопротивления анализируемой пробы измеряется частото- 15 мером (1).

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содер- 2п .жащее автогенератор с включенным параллельно колебательному контуру емкостным датчиком с исследуемой жидкостью. Исходя иэ RC модели емкостной ячейки с жидкостью, завися- 25 мость частоты автогенератора от параметров ячейки с жидкостью и резонансного контура определяется алгебраическим уравнением 4-го порядка (2) . 30

Однако RC модель емкостной ячейки с проводящей жидкостью справедлива для области частот, ограниченной сверху не более чем десятью мегагерцами. В области частот 10-150 МГц емкостная ячейка с проводящей жидкостью эквивалентна индуктивности

Ь „, обусловленной отставанием на фазе ионного тока через жидкости от приложенного высокочастотного напряжения. Значения этой индуктивности могут лежать в.интервале 0,05-0,5 мГ.

С учетом эквивалентной индуктивности емкостной ячейки с жидкой пробой Lpp включенной параллельно резонансному контуру, частота автогевератора определяется следующим образом u>=3/ — "„.","„с„ где С - эквивалентная емкость контура.

Поскольку s диапазоне 10 — 150 МГц

Lnp «ч Ь, то w=«/

Таким образом, из-эа шунтирующего действия эквивалентной индуктивности жидкой пробы LÄp частота автогенератора практически постоянна и не зависит от изменения индуктивности контура Х., вариация частоты за счет изменения С з связана с ухудшением добротности контура, что может при

741128

2Ж гдещTl

Пl

65 вести к срыву колебаний автогенератора и ухудшению чуствительности.

Отсутствие вазможности перестройки . частоты автогенератора является существенным недостатком устройства.

Цель изобретения — увеличение количества генерируемых частот при высокочастотном анализе проходящих жидких сред, что увеличивает чувствительность измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для частотного анализа проводящих жидких сред датчик выполнен секционированным в виде разделенной электродами полости в каркасе из изоляционного материала таким образом, что количество образуемых электродами секций на одну больше требуемого количества: частот при фиксированном значении индуктивности контура, при этом каждая секция изолирована от другой и имеет отверстие.для залива и удаления пробы.

Такое конструктивное выполнение датчика обеспечивает увеличение количества генерируемых частот в диапа. зоне 10-150 МГц, при частотном анализе проводящих жидких сред.

На фиг.1 схематически изображено устройство для частотного анализа проводящих жидких среду на фиг.2 высокочастотная эквивалентная схема резонансного контура в случае подключения параллельно контуру емкост. ной ячейки, заполненной проводящей жидкой пробой; на фиг.3 — высокочас-тотная эквивалентная схема резонансного контура в случае подключения параллельно контуру секционированного датчика, у которого одна или более секций не заполнены жидкостью.

Схема устройства для частотного. анализа проводящих средних сред содержит. синусоидальный автогенератор

1, на выходе которого включен резонансный контур, состоящий из индуктивности 2, и емкостного датчика 3.

Последний выполнен секционированным и имеет каркас 4 из изоляционного материала. Каркас 4 разделен перегородками на изолированные друг от друга секции. Каждая перегородка состоит из рамки 5, в которую встав-. лен электрод 6. При контактном исполнении датчика 3 электрод выполняется,из.пластины. При бесконтактном исполнении датчика 3 электрод 6 состоит из металлической пластины, которая с двух сторон покрыта слоями изоляционного материала.

B каждой секции каркаса 4 имеет-. ся отверстие 7 для подачи жидкой пробы в датчик 3 и удаления указанной пробы посредством вакуумного отсоса.

Количество секций должно быть на одну больше требуемого количества частот при фиксированном значении индуктивности контура, при этом последняя секция не заполняется жидкостью в процессе измерений (она является емкостью). Практически количество секций может быть выполнено от 2 до 15, при этом можно получить при фиксированном значении индуктивности контура от 1 до 14 частот, а с учетом изменения индуктивности контура количество частот может быть увеличено до 60 и выше.

Высокочастотная эквивалентная схема резонансного контура (фиг.2) в 5 случае подключения параллельно контуру емкостной ячейки, заполненной жидкой пробой, состоит из соединенных параллельно индуктивности (L)

2, экивалетной емкости контура (С)

8 и эквивалентной индуктивности 9

20 жидкой пробы (L„„) .

Высокочастотная эквивалентная схема резонансного контура,(фиг.3) в случае подключения параллельно контуру секционированного датчика, у

15 которого одна или более секций не заполнены жидкостью, состоит из индуктивности (Ь) 2 и соединенной с ней параллельна эквивалентной индуктизности 10 жидкой пробы (Lpp)

З0 которая. соединена последовательно с. эквивалентной емкостью 11 пустого датчика (C ).

Для упрощения расчетных соотношений эквивалентная емкость монтажа

В отсутствие пробы в датчике частота автогенератора определяется значением индуктивности резонансного контура 1 (Ь) и эквивалентной емкости

40 пустого датчика 1 1 (Сэ ) к при этом эквивалентная индуктивность 10 жидкой пробы L = О, f

211 llL Сз

45 При за ол первой секции индуктивность контура возрастает на величину эквивалентной индуктивности

10 жидкой пробы, частота автогенератора понижается при заполнении любой секции

AÃÑ у, 1 (п — 1) у количество секций в датчикЕ; количество секций, заполненных жидкостью; эквивалентная индуктивность жидкости, заполняющая одну из секций, CI - емкость одной секции без жидкости, С,,1 емкость монтажа, С = C +, Э M e4съ

741128 формула изобретения

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Заказ 3322/4

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Таким образом, изменение частоты автогенератора осуществляется путем последовательного заполнения исследуемой жидкостью секцйй датчика за счет суммирования эквивалентной индуктивности жидкой пробы с индуктивностью контура и изменения емкости датчика.

Использование устройства для частотного анализа проводящих жидких сред обеспечивает по сравнению с Известными устройствами, представляющими собой высокочастотный синусоидальный:автогенератор. с включенной параллельно контуру емкостной ячейкой, расширение диапазона генерируемых частот, а также повышение чувствительности измерений, поскольку при финансированном значении индуктивности контура изменение частоты определяется физико-химическими свойствами анализируемой среды.

Устройство для анализа жидкостей, содержащее автогенератор с резонансным контуром, параллельно которому включен емкостной датчик, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, емкостной датчик выполнен в виде корпуса из изоляционного мате риала, разделенного электродами на полости, изолированные друг от друга.

Источники ин формации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Лопатин В.А. Теоретические ос-. новы электрохимических методов анализа. М., Высшая школа, 1975, с.144.

2. Заринский В.A. и Ермакова В.И.

Высокочастотный химический анализ, Наука, 1970 с.113.