Датчик для исследования жидкостей

Датчик для исследования жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 851237

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

Сеез Севетскии

Сецианистическив

Республик

К АВТО РСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 06. 79 (21) 2815153/18-25 с присоединением заявки,1те(23) Приоритет (5()M. У

G 01 N 27/00

3ЬвударетееввыВ кеквтет

CCCP ав делам взебретений в втеритв1

Опубликовано 30.07.81. Бюллетень М 28 (53) УДК 543.257 (088.8) Дата опубликования описания 30.07. 81 (72) Авторы изобретения

А.В.Баштанов и Н.В.Иванова

i - = ..;.—:

Всесоюзный научно-исследовательский конст укторский;. институт медицинской лабораторной техники (7!) Заявитель (54) ДАТЧИК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИДКОСТИ

Изобертение относится к физико-химическим исследованиям жидкостей, и может быть использовано, в первую очередь, для медицинских лабораторных исследований методом регистрации пассивных электрических параметров (Q и

С), например, при регистрации биохимических реакций, титровании, определении электролнтемии, концентрации отдельных веществ.

ЭЛектрические параметры контактного двухэлектродного датчика, погруженного в кювету. с жидкостью, в боль.шой степени зависят от уровня жидкости относительно электродов. Колебания этого уровня имеют место как вследствие погрешностей геометрических размеров датчика и кюветы, так н вследствие неточного дозирования жидкости, ее испарения и т.д.

Для устранения зависимости параметров датчика от уровня жидкости часть электродов покрывается диэлект,риком с целью четкого ограничения рабочей поверхности электрода.

Известен датчик для исследования жидкостей, у которого часть платинового электрода покрыта стеклом.

Спай платины и стекла является наи-, более распространенным сочетанием металла с диэлектриком. Диэлектри-. ческие покрытия электродов иэ других

10 металлов(титан, нержавеющая сталь, никель, золото) являются менее надежными 1).

Известен также датчик для исследования биожидкостей, имеющий два коррозионностойких металлических стержня, расположенных в корпусе параллельно друг другу, поверхность стержней разделена вакуумплотным диэлектрическим покрытием на чув.— ствительную и контактную части, причем чувствительная часть имеет .сферическую форму 1.2».

Вакуумплотное покрытие части электрода контактных датчиков .устра851237

sbs1c ьs 45оьб

5 6 с ьЬ 4 бО аб„;

26 6 6 - 20 ., где В— 1 ти. няет зависимость электрических параметров датчика от колебаний уровня жидкости в -кювете, но достигается это путем усложнения конструкции и особенно технологии изго5 товления. Покрытия эффективны тольI ко для некоторых металлов (йапример титана), работают в ограниченном диапазоне температур и имеют ограниченную стойкость в агрессивных сре- 10 дах. Кроме того, даже незначительные нарушения покрытий (микротрещины) приводят к нестабильности датчика, а следовательно, к резкому увеличению погрешности измерения. 15

Наиболее близким к предлагаемому является датчик для контактного метода измерения параметров жидкостей, который имеет корпус, выполненный из диэлектрического материапа, два 20 контакта для подключения датчика в измерительную схему и два электрода, представляющие собой металлические стержни, расположенные параллельно друг другу f3).

Однако вследствие сильной зависимости параметров такого датчика от уровня жидкости в кювете,он может найти практическое применение только для грубых измерений с погрешностью 30 около 10Х.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения при одновременном обеспечении термо- и химстойкости.

Поставленная цель достигается тем, 55 что в датчике, содержащем электроды, выполненные из двух частей — измерительной и переходной, установлен диэлектрический экран, который может быть выполнен в виде плоской Щ перегородки или в виде двух полых цилиндров, а геометрические размеры частей электродов определяются неравенствами расстояние между переходными частями;

50 расстояние между измерительными частями; удельчая площадь боковой поверхности переходной части;

55 удельная площадь боковой поверхности измерительной час-:

На чертеже представлен предлагаемый датчик.

Датчик содержит корпус 1, выполненный из диэлектрика, два контакта 2 для подключения к электрической схеме и два электрода 3, выполненных из коррозионностойкого металла, причем электроды датчика состоят из двух частей: измерительной 4, служащей для измерения пассивных электрических параметров жидкости, и переходной

5, соединяющей рабочую часть с корпусом.

Для уменьшения чувствительности переходной. части к уровню жидкости установлен диэлектрический экран.

Это снижает чувствительность переходных частей электродов датчика к колебаниям уровня жидкости в кювете в 4-6 раз.

Экран может быть выполнен в виде плоской перегородки, установленной между электродами, или в виде двух полуцилиндров, охватывающих переходные части электродов, или в виде двух полых ципиндров 6, Последнее обеспечивает не только экранирование электродов, но и уменьшение колебаний уровня жидкости при погружении датчика за счет образующейся воздушной пробки.

Соотношения геометрических размеров частей электродов определены неравенствами

2С С„ аоЕ где 6 — расстояние между переходными

1 частями электродов; - расстояние между измерительными частями электродов;

k S1 - удельная ппощадь боковой поверхности переходной части;

dS<- удельная площадь боковой поверхности измерительной

1 части электрода.

Оба неравенства имеют непосредственной целью уменьшение электропроводности, определяемой переходной частью датчика, по сравнению с измерительной, поскольку это и обеспечивает уменьшение чувствительности к колебаниям уровня жидкости.

В общем эффект достигается при любых целых коэффициентах в соотношениях 6,1) Е и hS< ) hS . За минимальное соотношение берется R<7r 2 В и 6 Sy 7у 5dg что обеспечивает

8512

5 ослабление чувствительности в 10 раз. Максимальные соотношения

6, g 20 Q и Д 5 (50 Ь 5) определяются конструктивными соображениями, поскольку дальнейшее увеличение

Ф) приводит к увеличению объема жидкости для исследования, что не всегда возможно для биологических исследованиях, а уменьше-..: ние 5 по сравнению с 5 при- )0 водит к потере жесткости перехожиой части.

- юв

В целом укаэанные пределы являются оптимальными для датчиков, предназначенных для исследования небольших объемов жидкости от 1 до 20 мл.

Сравним погрешность измерения при использовании известного .и предлагаемого датчиков.

Пусть у известного датчика площадь части электрода, погруженной в жидкость, образуется квадратом со стороной )О мм и равна 100 мм . Если колебания уровня. жидкости при измениях составляют 1 мм, то относи- 2s тельная погрешность измерения составляет )0X.

Пусть у предлагаемого датчика площадь боковой поверхнсоти измери тельной части электрода равна 100 мм,30

Q а длина боковой поверхности 10 мм, тогда b Sg = )О мм . При условии, что

b, S@ = 5 Ь.S, В» = 2 Вц, погрешность измерения уменьшается в

)О раз. При условии, что

Ьб =506&

» 6 = доЕ,, » погрешность измерения уменьшается .в 1000 раэ.

Кроме того, экспериментально Ю установлено, что наличие экрана ослабляет чувствительность переходной части электрода к уровню жидкости еще в 4-6 раз.

Датчик работает следующим обра- 45 эом.

В чистую кювету заливают исследуемый раствор. Датчик берут sa корпус и погружают в жидкость. При этом должно удовлетворяться условие: граница раздела фаз должна приходить37 d ся на переходную часть электрода датчика. После подключения датчика в измерительную схему производится отсчет параметров.

Использование предлагаемого датчи- . .ка обеспечивает уменьшение относитель - ной погрешности измерения до 0,20,002Х при одновременном обеспечении термостойкости и химстойкости.

Кроме того упрощена технология изготовления, отсутствуют покрытия, корпус обеспечивает только механическое крепление электродов, достигнута простота конструкции (электроды из металла и корпус из диэлектрика).

Формула изобретения

Датчик для исследования жид ости, содержащий корпус из диэлектрического материала, электроды, )аэделенные на измерительную часть.и изолированную, переходную часть, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, между электродами установлен диэлектрический экран,а . размеры частей электродов определяются неравенством

5gS< C g S (50 Ь. Я,!, "2,1 E, C4 20 2 где 6,! — расстояние между переходными частями; — расстояние между измерительными частями;

ЬỠ— удельная площадь боковой поверхности переходной части;

h5@ — удельная площадь боковой поверхности измерительной части.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бейтс P. Определение рН. Теория и практика. "Химия", 1 968, с. 219.

2. Авторское свидетельство СССР

В 679859, кл. G 01 и 27/02, 974.

3. Лопатин Б. Теоретические основы электрохимических методов анализа. M., "Высшая школа", 1975, с. 261 (прототип).

851237

Составитель М. Кривенко

Редактор И. Михеева Техред С.Мигунова Корректор Н. Бабинец

Заказ 6342/6) Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фипиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4