Способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р > 924557 (б1) Дополнительное к авт. свид-ey— (22) Заявлено 1М680 (21) 2941953/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 3004.82. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 300482

Р М К з

G N 15/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (331УДК 543.275 (088.8) 4.

А.Т. Абраров, Д.A. Дмитриев и Ю.Ф. СОколов(72) Авторы изобретения

1 с Ф

1

1 (71) Заявитель (14) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ФЕРРОИАГНИТНЫХ

ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к способам измерения концентрации дисперсных систем и может быть использовано для контроля и регулирования концентрации ферромагнитных частиц в жидкости в химической и других отраслях промышленности.

Известны способы измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, в которых измерение концентрации частиц в жидкости проводится либо по плотности суспензии с применением поплавковых, гравитационных, гидростатических, центробежных и вибрационных методоВ, либо по интенсивности поглощенной или рассеянной суспензией лучистой энергии с использованием оптических или ультразвуковых методов, либо по электро- и теплопроводности суспеиэии на основе кондуктометрических, емкостных и калориметрических методоз(Я.

Однако сПособы обладают низкой точностью измерений поплавковых методов из-эа оседания на поплавках взвешенных частиц; узким диапазоном измеряемой концентрации гравитационных методов из-за засорения датчиков в виде U-образных взвешиваемых труб; большой погрешностью измерений гидростатических методов из-за потерь напора потока на участке между чувствительными элементами; низкой оперативностью измерений центробежных методов из-эа наличия операций центрифугирования замера концентрации, ро центрифуги; возможностью измерения лишь низких концентраций суспензий при оптических методах из-эа ослабления, поглощения к рассеяния светового потока частицами, находящимися во взвешенном состоянии в жидкости; большой погрешностью измерений ультразвуковых методов из-за наличия в измеряемой среде газовых включений; сложностью непрерывного получения чистого фильтра в сравнительном канале преобразователя, а также наличием погрешностей из-за явлений катафореэа, поверхностной проводимости, загрязнения датчика и т.д. для кондуктометрическик методов; необходимостью наличия существенной разницы диэлектрической проницаемости жидкой и твердой фаэ суспензии для емкостных методов; необходимостью стабилизации скорости потока суспензии и уменьшения внешних по924557 терь тепла при калориметрических методах.

Известен способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, заключающийся в пропускании жидкости с феррочастицами через диэлектрический отрезок трубопровода, осуществлении взаимодействия переменного магнитного поля катушки индуктивности, намотанной на диэлектрический отрезок трубопровода, с частицами ферромагнетика и измерений концентрации с помощью электрической измерительной схемы по изменению параметров катушки индуктивности (2).

Недостатком способа является увеличение погрешности измерения не только за счет нелинейного изменения индуктивности катушки, но и за счет изменения электропроводимости данной жидкости.. 20

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, включающий помещение сосуда с жидкостью в высокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля и последующую регистрацию изменения параметров, характеризующих высокочастотное излучение(3).

Бель изобретения — устранение влияния электропроводимости жидкости на точность измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости. указанная цель достигается тем, что в способе измерения концентрации частиц в жидкости, включающем помещение сосуда с жидкостью в вы-сокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля и последующую регистрацию изменения.парамет- 40 ров, характеризующих высокочастотное излучение, падающее высокочастотное излучение линейно поляризуют, направление вектора напряженности постоянного магнитного поля 45 совмещают с направлением распространения излучения в жидкости, измеряют длину пути излучения в жидкости, угол поворота плоскости поляризации прошедшего излучения и по

Измеренным величинам судят о концентрации ферромагнитных частиц.

На чертеже дана схема реализации предлагаемого способа. при распространении линейно по- 55 ляризованной электромагнитной волны (Е) сквозь жидкость с ферромагнитными частицами, намагниченными (Й ) вдоль направления распространения

Х, наблюдается явление поворота плос- о кости поляризации (эффект Фарадея) электромагнитной волны (Е ). Величина угла (9) поворота плоскости поляризации прямо пропорционально зависит от концентрации ферромагнит- 65 жидкости, длины пути излучения в жидкости (2) и не зави-сит от затухания электромагнитной волны, вызванного изменяющейся электропроводностью жидкости. Измерение концентрации ферромагнитных частиц проводится по изменению угла P поворота плоскости поляризации электромагнитной, волны, прошедшей сквозь фиксированный объем жидкости с ферромагнетиком.

С учетом известных аналитических выражений зависимость угла g поворота плоскости поляризации для жидкости с феррочастицами можно записать в виде где р — коэффициент распространения электромагнитной волны; (>Š— относительные магнитная и диэлектрическая проницаемости феррочастиц1

Й вЂ” напряженность постоянного магнитного поля; — длина пути электромагнитной волны в жидкости с

Феррочастицами; с — относительная концентрация

Феррочастиц в жидкости.

Так как коэффициент распространения )ь „м(Й ),е.g является постоянной величиной, то концентрация феррочастиц определяется как функция измеренных величин ф и Ю

Ф ф Цд 7

Величина напряженности постоянного магнитного поля Н, определяется из неравенства

Н «Н,«H -— (d

ga где Н вЂ” величина постоянного магнитного поля Земли (Н

40 А/м)у

Нр - напряженность поля, соответствующая ферромагнитному резонансу; круговая частота электромагнитной волны; гидромагнитное отношение ()I, = 2,21 .10 N/А С), Например, при длине волны .(= 3 см величина H 2,8 10 A/ì и величина Но определяется из неравенства

40 A/ì(сН, с 2,8 ° 10 A/ì.

Обычно выбирается величина Нр

5-10 - 10" A/è, что значительно превышает поле Земли и прочие паразитные постоянные магнитные поля.

924557 жеФ /

Составитель Н. Шпиньков

ТехредЬ. Бабннец Корректор С. Шекмар

Редактор С. Юско

Заказ 2805/59 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Таким образом, за счет применения предлагаемого способа измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости устраняется влияние на процесс измерения электропроводности жидкости, повышается точность измерений, так как измеряемая величина угла поворота плоскости поляризации электромагнитной волны зависит только от ферромагнитных свойств частиц и их концентрации в жидкости. 10

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого способа заключается в повышении качества и улучшении технологичности производства жидкости с ферромагнитными частицами.

Формула изобретения

Способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, включающий помещение сосуда с жидкостью в высокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля и последующую регистрацию изменения параметров, характеризующих высокочастотное излучение, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, падающее высокочастотное излучение линейно поляризуют, направление вектора напряженности постоянного магнитного поля совмещают с направлением распространения излучения в жидкости, измеряют длину пути излучения в жидкости, угол поворота плоскости поляризации прошедшего излучения и по измеренным величинам судят о концентрации ферромагнитных частиц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кулаков М.В. и Жуков Ю.П.

Измерители концентрации дисперсных систем. Приборы и системы управления.

Р 8, 1975, с. 21.

2. Наумов A.A. и Черняк В.В.

Портативный измеритель концентрации магнитной суспензии. Дефектоскопия.

1971, М 2, с. 124.

3. Патент CttlA 9 3708219, кл. 350-150, опублик. 1973.