Устройство для измерения частотных характеристик эмульсий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

CoIo3 Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (22) Заявлено 20.07. 81 (21) 3345178/18-25 (Щ М. Mal.з (61) Дополнительное к авт; саид-еус присоединением заявки МG 01 М 27/22

Государственный комитет

СССР ао делам изобретеннй н открытнй (23) Приоритет(ЩУД 541.67 (088.8) .

Опубликовано 15Я 133. Ьоллетень Йо 2

Дата опубликования описания 15.01.83

Ю.А.Скрипник, Л.A.Ãëàýêîs, В.И.Вьюн, Б.А.Иванов и В.С.Мачигин

У "т-:-..

1 с

Киевский технологический институт легкой промышленности (72) Авторы изобретения (7t) Заявитель, (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЭМУЛЬСИЙ

Изобретение относится к технике физико-химического анализа водных, масляных, мыльных, нефтеводных и других видов эмульсийу используемых В химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности, а также при контроле процессов водоподготовки пищевых и промышлен-. ных вод, очистки производственных и бытовых сточных вод.

Известно устройство для определения частотных изменений диэлектрической проницаемости жидких сред, основайное на приложении переменного напряжения изменяемой частоты к емкостному преобразователю с контролируемой эмульсией, определении диэлектрической проницаемости эмульсии мостом переменного тока, по изменениям

:которой, в диапазоне частот можно построить частотную характеристику 1 .

Однако трудности, возникающие при использовании мостов переменного тока на высоких частотах и температурные погрешности емкостного преобразователя, значительно снижают точность ,определения частотных характеристик контролируемых эмульсий.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее генераторы низкой фиксированной и высокой перестраиваемой частот, последовательно соединенные диэлектрические ячейки, измерительный канал, состоящий иэ последовательно включенных выпрямителя, низкочастотного усилителя, фазочувствительного выпряьаетеля и осциллографического регистратора(23.

Недостатками укаэанного устройства являются погрешности измерения, обусловленные неустраниваям влиянием температурного коэффициента диэлектрической нроницаемости контролируемой жидкости, так как в результат измерения входит емкость ячейки, заполненной раствором с исследуеивн вещест вом. Кроме того, точность измерения частотных изменений диэлектрической проницаемости снижается из-эа влияния частотных погрешностей измерителя емкости на высоких частотах.

Цель изобретения - повйвение точности и скорости измерения частот--.

:ных характеристик

Указанная цель достигается тем, что к генераторам низкой фиксированной и высокой перестраиваемой.частот, последовательно соединенным диэлько989436 метрическим ячейкам, измерительному каналу, состоящему из последовательно включенных первых .выпрямителя,уси" лителя огибающей, фазочунствительного выпрямителя и осциллографического регистратора, дополнительно введены управляемый делитель напряжения, автоматический переключатель, низкочастотный коммутационный генератор, блок частотной развертки и корректирующий канал, состоящий из последовательно 4О включенных вторых выпрямителя,усилителя, огибающей, фазочунствительного выпрямителя и фильтра нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения, вклю-15 ченного между выходом генератора низкой фиксированной частоты и одним входом автоматического переключателя, другой вход которого соединен с генератором перестраиваемойчастоты,выход gQ переключателя соединен со входами ( измерительного и корректирующего каналов, блок развертки частоты соединен с управляющим входом ген ратора перестраиваемой частоты и входом ос- 25 циллографического регистратора, управляющие входы автоматического переключателя первого и второго фазочувствительных выпрямителей соединены со входами низкочастотного коммутационного генератора.

Из непрерывных электрических сигналов низкой фиксированной частоты ,у = const и высокой перестраиваемой

1 в заданном диапазоне частот u2= var с частотой повторения Q -=(0 02-0,01)ц формируется периодическая последовательность пакетов электрических напряжений днух частот:

U< =U cos (Mqt + 46) s

13 =У (1 + o() cos(UJgt + Ч2) °

ГП ьО где5.= — - относительное изменение

U 2 амплитуды пакета высокочастотного напряжения,возникающее в процессе перестройки частоты щ .

Амплитуда высокочастотного напряжения U ïðè минимальном значении п 2 частотного диапазона ю шип выбирается равной амплитуде низкочастотного напряжения Цщ„фиксированной частоты ы т.е. Um„= Umz= U .

Периодическая последовательность

55 пакетов напряжений U и U2 прикла1 дывается к двум последовательно соединенным диэлькометрическим ячейкам, из которых первая заполнена контролируемой эмульсией, а вторая - исходной жидкостью для приготовления эмульсии, являющейся непрерывной средой для контролируемой эмульсии.

Воздействие пакетов напряжения низкой фиксированной частоты на вто« Б5 рую диэлькометрическую ячейку создает падение напряжения

U> 1 U сон(со.,t + Ч„), 1 2 где С è С вЂ” электрические емкости соответственно первой и второй ячеек..

Выбирая соотношение электрических емкостей ячеек из условия С =

=(100+1000)С, получают

Ц вЂ” U cos(Ät+ Ч) .

1 1

При возДействии пакетов высокочастотного напряжения падение ьапряжения на ячейке становится равным и — " "() й.(1+ )соэ(ш + + й), L — - ава где аС„ю — частотнОе изменение емкости на высокой частоте; ач - дополнительный фазовый сдвиг.

Относительное изменение емкости ячейки дС 1ю„) с эмульсией определяется дисперсией диэлектрической про,ницаемости дg„(со). Поэтому относительные изменения емкости и диэлект+ рической проницаемости связаны определенным соотношением, с учетом которого падение высокочастотного напряжения на второй ячейке равно

С1 — (ур ) 0 (1 Ы)cos(2t+ p +Q Ч).

Пакеты низкочастотного и высокочастотного напряжений поочередно выпрямляются и из последовательности выпрямленных напряжений выделяют пере-. менную составляющую частоты повторения Q. пакетов низкой и высокой частот. Амплитуда переменной состанляющей пропорциональнаполуразности амплитуд пакетов выпрямленных напряжений

04 0ЗК, 0 (Я),= К 2 = — 2 — (0ш (1+а )(1+Ь К"+ж)), где К вЂ” коэффициент ныпрямлени я;

6 - относительная частотная погрешность коэффициента выпрямления на высоких частотах.

Раз наст ным напряжением И g (Й ) направленно изменяютамплитуду низкочастотного напряжения до значения 1 y(Ug )3 ю,„ где %= "относительное изменение ам-.ч 0

fn плитуды низкочастотного напряжения под воздейстнием Ug

Регулировка амплитуды низкочастотного напряжения осуществляется до ис« чезновения разностного напряжения

U (Й) = О. Пренебрегая произведением малых величин, получаем уравнение

989436

25

0 =T (u (1+ф + + g) К С

- u(1 + )} = 0.

Из полученного уравнения следует, 5 что в результате выполнения указанной регулировки относительное изменение амплитуды напряжения низкой фиксированной частоты становится равным

Пакеты напряжений, воздействующие непосредственно на последовательно соединенные ячейки, также выпрямляют, 15 выделяют из них переменную составляю- . щую частоты повторения Я пакетов напряжения низкой и высокой частот ,U,(Я) < =, (l- -И °

С учетом ранее полученного значения 1 ,окончательно получают

Таким образом, полученный электрический сигнал пропорционален относительному частотному изменению диэлект рической проницаемости контролируемой З0 эмульсии. Прк изменении высокочастотного напряжения в диапазоне частот ьт ы -„доЮ соответственно изменяется и тg() °

Преимуществом является то, что не- 35 посредственно амплитуды высокочастотного напряжения s диапазоне частот, которое характеризуется параъютром 4, частотная погрешность выпрямления (параметров й) не влияют на резуль- 40 тат высокочастотных измерений. Отсутствие в полученной формуле емкостей С и С диэлькометрических ячеек свидетельствует об исключении влияния непостоянства .температуры жидкос- 45 тей в диэлектрических ячейках с контролируемой эмульсией- (С ) и непрерывной жидкой средой (C>, на.точность измерения.

Напряжение, пропорциональное g (ю), регистрируется осциллографическим индикатором, развертку которого осуществляют синхронно с изменением частоты высокочастотного напряжения.

По форме частотной характеристики можно определить концентрацию включений в исходной жидкости и их пространственное распределение.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из генераторов фиксированной 1 и перестраиваемой 2 частот. Выход генератора 1 через управляемый делитель напряжения 3 соединен с одним входом автоматического переключателя 4, другой вход 65 которого непосредственно соединен с выходом генератора 2. Выход переключателя 4 соединен с последовательно соединенными диэлькометрическими ячейками 5 и 6, к средней точке соединения этих ячеек подключен корректирующий канал, состоящий из последовательнО включенных первых выпрямителя 7, .- Усилителя переменного напряжения 8, фазочувствительного выпрямителя 9 и фильтра нижних частот

10, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения 3.

Измерительный канал состоит из по-. следовательно включенных вторых выпрямителя 11, усилителя переменного напряжения 12, фазочувствительного выпрямителя 13, выход которого соединен с одним из входов осциллографического регистратора 14, второй вход которого подключен к блоку частотной развертки 15, соединенному с управляющим входом генератора 2. Управляющие входы автоматического переключателя 4, фазочувствительных выпрямителей 9 и 13 соединены с выходами низкочастотного коммутационного генератора 16.

Устройство действует следующим образом.

Низкочастотное напряжение генератора 1 фиксированной частоты через управляемый делитель напряжения 3 а высокочастотное напряжение генератора 2 перестракваемой частоты подаются непосредственно на входы автоматического переключателя 4, управляемого коммутационным генератором 16..

При непрерывной работе переключателя

4 на его выходе формируются пакеты электрических напряжений фиксированной и перестраиваемой частот.

Пакеты падений напряжения с ячейки 6 выпрямляются выпрямителем 7.

Переменная составляющая напряжения, пропорциональная полураэностк амплитуд пакетов низкочастотного и высокочастотного напряжений, усиливается усилителем 8 и выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 9. Выпрямленное напряжение через фильтр нижних частот 10 воздействует на управляющий вход делителя напряжения 3.

Пакеты напряжений низкой частоты с регулируемой амплитудой и пакеты . напряжений высокой частоты с выхода переключателя 4 непосредственно выпрямляются выпрямителем 11. Переменная составляющая частоты следования пакетов усиливается усилителем 12 и выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 13. Выпрямленное напряже ние воздействует на вертикально отклоняющие пластины осциллографического индикатора 14, а развертывающее напряжение от блока 15 поступает на горизонтально отклоняющие пластины.

98943б

Формула изобретения

BH?iHIIH Заказ 11115/б2 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Одновременно развертывающее напряжение от блока 15 изменяет частоту высокочастотного генератора 2. В результате на экране индикатора воспроизводится частотная характеристика контролируемой эмульсии в заданном разверткой частотном диапазоне.

Устройство для измерения частот- ных характеристик эмульсий, содержащее генераторы низкой фиксированной и высокой перестраиваемой частот, последовательно соединенные диэлькометрические ячейки, измерительный канал, состоящий из последовательно включенных выпрямителя, низкочастотного усилителя, фазочувствительного выпрямителя, осциллографического регистратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и скорости измерения частотных ха рактеристик, в него введены управляеьый делитель напряжений, автоматический переключатель, низкочастотный коммутационный генератор, блок частотной развертки и корректирующий канал, состоящий из последовательно включенных вторых выпрямителя, низкочастотнрго усилителя, фаэочувстви-..

l тельного выпрямителяи фильтранижних частот, выход которого соединен суправляющим входом делителя напряжения; включенного между выходом генератора низкой фиксированной частоты и одним входом автоматического переключателя, другой вход которого соединен с генератором перестраиваемой частоты, выход переключателя соеди1О нен со входом измерительного канала и последовательно соединенными диэлькометрическими ячейками, к средней точке которых подключен корректирующий канал,. блок частотной развертки

15 соединен с управляющим входом генератора перестранваемой частоты и входом осциллографического регистратора, управляющие входы автоматического переключателя первого и второго

2п фазочувствительных выпрямителей соединены со входами низкочастотного коммутационного генератора. рмации

25 принятые во внимание при экспертизе

1. Эме Ф. Диэлектрические измере.ния. И., "Химия", 1967, c. .27-32.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 737821, кл. G 01 N 27/22, 1980 ,(прототип).