Устройство для измерения электропроводности жидкостей
Патент 576531
Авторы
Классы МПК
Устройство для измерения электропроводности жидкостей
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (, ) 57653I
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сони Советских
Социалистических
Реслублнк
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 25.02.75 (21) 2108478/25 с присоединением заявки ¹ (51) М Кл г G 01N 27/02
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.10.77. Бюллетень ¹ 38 (53) УДК 543.257(088.8) (45) Дата опубликования описания 14.10.77 (72) Авторы изобретения
А. Ф. Бабкин, A. В. Жучков и Т. С. Авдуевская
1
Северо-Западный заочный политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
ЖИДКОСТЕЙ
0 — электр опроводность исследуемого материала;
1 — генерируемая частота, измеряемая частотомером;
C> — распределенная емкость, опредсляемая площалью поверхности проводящего слоя и материалом цилиндра, т. е. величина постоянная для каждого датчика; — постоянный коэффициент где с бор (2).
Изобретение относится к физическим исследованиям материалов методом электропроводности и может найти применение в физике, химии, медицине, биологии и других областях естественных наук, где необходимо получить 5 информацию о состоянии и строении объекта исследования по измерению удельной электропроводности.
Известны устройства для измерения электропроводности частотным методом, состоящие 1р из RC-генератора и измерительного прибора.
RC-генератор представляет собой усилитель, в обратную связь которого включен датчик, образованный цилиндрическим измерительным каналом и электродами. Измерительный канал заполняется материалом с измеряемой электропроводностью; в этом случае электропроводность исследуемого материала оказывается равномерно распределенной вдоль длины измерительного канала (1).
Недостатком таких устройств является узкий диапазон измеряемых величин электропроводности.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является уст Э ройство, содержащее датчик электропроводности, образованный измерительным каналом и электродами, усилитель, измерительный прпДля данного устройства электропроводность исследуемого материала определяется из выражения т = — f È (1) пропорциональности между
Guf.
Недостатком известного устройства является узкий диапазон генерируемых частот и, следовательно, узкий диапазон измеряемых электропроводностей, так как для соблюдения равенства (1) необходимо выполнить следующие условия: вк.д . в.,в:.ус, -вых.д .;. вх-ус (2) где Zm.д и живых.д — соответственно Входное и
576531 (7) (4) Формула изобретения
Устройство для измерения электропровод45 ности жидкостей, содержащее датчик электропроводности, образованный измерительным каналом и электродами, включенный в контур измерительного прибора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых веществ, канал датчика выполнен конической формы, причем длина канала связана с его радиусом выражением
r, — r, = 2 )/1 C f —;с, где r! — больший радиус канала;
r> — меньший радиус канала;
1 — длина канала;
f — частота генерации контура;
С вЂ” распределенная емкость датчика, Источники информации, принятыс во вниманис при экспертизе
1. Авторское свидетельство № 481825, кл.
G 01N 27/02, 1973.
2. журнал «Электротехника», т. 5, вып. 10, 65 19б9, стр. 115б — 1158. (5) ФГ(Г1 — Г2) + 4 2
2С (б) выходное сопротивления датчика; вх.ус и вых,yc — соответственно Входное и выходное сопротивления усилителя, Поскольку входное и выходное сопротивления датчика с равномерно распределенными
RC-параметрами одинаковы, неравенства (2) можно объединить
z.,, << z, << z„.„ (3) Кроме того, недостатком известного устройства является малый коэффициент передачи, который при выполнении условия (3) равен
К=
11,6
Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона измеряемых электропроводностей.
Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве измерительный канал датчика выполнен конической формы. В этом случае
RC-параметры оказываются экспоненциально распределенными и связь между электропроводностью и частотой в общем виде имеет следующий характер: б = р(е ), что позволяет значительно расширить диапазон измеряемых электропроводностей. Кроме того, возможно увеличение входного сопротивления датчика за счет уменьшения меньшего радиуса конуса по сравнению с радиусом цилиндра и уменьшения выходного сопротивления за счет увеличения большего радиуса конуса r!.
Таким образом, даже условия генерации, не являющиеся обязательными для устройства, содержащего датчик с коническим каналом, выполняются в более широких пределах, т. е. диапазон генерируемых частот расширяется, и следовательно, увеличивается диапазон измеряемых электропроводностей.
В качестве примера рассмотрим наиболее простой случай согласованной нагрузки (Z=
= ZBx). Электропроводность исследуемого материала определяется из уравнения: где C> — распределенная емкость конического канала датчика;
1 — длина датчика, определяемая из соотношения где r! и r2 — соответственно больший и меньший радиусы конического канала, Col
К, = — постоянный коэффициент
2п пропорциональности между 0 и f. Устройством с коническим датчиком можно измерять электропроводности в более широком диапазоне, так как для выполнения равенства (5) не требуется соблюдения условий (2).
Коэффициент передачи да гчика с кониче. ской полостью выше и имеется возмож!QcTb его широкого изменения путем изменения па. раметров датчика.
5 1 nial .,, „рр — =е —, — у +-.
К 2 У 4
1Ip» l =- 2 см, и = 1, К =
9,97
l 2 см, и=10, К=1
1,63 т. е. наблюдается существенное увеличение коэффициента передачи.
На чертеже показана функциональная схе15 м а предлагаемого устройства.
Устройство состоит из измерительного прибора (частотомера) 1, усилителя 2, датчика с коническим каналом 3, электродами 4, 5 и б.
Усилитель с датчиком представляют собой генератор с RC-цепочками, число которых стремится к бесконечности, а величина R и С увеличивается (уменьшается) от начала измерительной линии к концу по экспоненциальному закону.
Устройство работает следующим образом.
Измерительный канал заполняют материалом с измеряемой электропроводностью, замыкают цепь обратной связи усилителя, и происходит самовозбуждение электромагнитных колебаний с частотой, зависящей от электропроводности материала, частота колебаний регистрируется измерительным прибором, затем производят расчет электропроводности, Таким образом, основным преимуществом устройства является широкий диапазон измеряемых электропроводностей (до 12 порядков) по сравнению с известным устройством (3 — 4 порядка) и более высокий коэффициент передачи, что облегчает самовозбу>кpение и
4О снижает потребление электрической энергии генератором.
Составитель М. Кривенко
1 сна ктор И. Шубина
Тсхред И. Михайлова
Корректор О. Тюрина
Заказ 2311/15 Изд. № 811 Тираж 1109
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Подписное