Способ определения количества воды в органической жидкости и устройство для его реализации Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 

: Изобретение относится к фиэико-хи мр|ческому анализу и может быть испфтъэовано в гидромеханике для определения воды в органических жидкостях, в частности в рабочих жидкостя гидравлических систем, например маелах, Избестен способ определения обводнения ма-сла, заключаюсийся в нагревании металлической пластины до температуры испарения воды и налива НИИ на эту пластину пробы масла и о4редвлении количества испаренной води l), , . : Иедостатками способа являются сложность и невысокая точность иэмерения. Известно устройство для измерения количества воды в масле, содержащее индуктивный датчик, выполненный из двух торроидальных трансформаторов связанных индуктивно витком контроли руемой жидкости 11 Недостатком устройства является низкая чувствительность измерений, тЛк как измеряемый сигнал соизмерим с уровнем помехи. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее емкость жидкости с располохсенным в емкости гнарообраз-ным телом, средство для создания колебательного движения тела и регистрируюпк/ю схему, соединенную с индикатором СЗ}. Недостатками устройства являются низкая точность и сложность peaлизации измерений. Низкая точность определяется инерционностью переключения направления электромагнитного поля,, созда ющего колебательное движение. Кроме того, на снижение точности влияет инерционность тяжелого ферромагни ного шарика, которая определяется тем, что при изменении направления электромагнитного поля шарик всякий раз не будет занимать одно и то же положение между индукционными катуш ками и не всегда будет в этот момен находиться в фокусе электромагнитно го поля, создаваемого индукционной катушкой, что самым прямым образом будет влиять на изменение частоты движения шарика. Сложность реализации измерений определяется необходимостью наличия достаточно сложной автоматической коммутационной схемы и датчиков поло жения шарика. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения вод в органической жидкости, заключающемуся в создании колебательного движе ния тела, погруженного в исследуемую жидкость, колебательное движение тел создают электростатическим полем конденсатора, а количество воды опреде- ляют по частоте импульсов тока. Кроме того, в устройстве для определения количества воды в органической жидкости, содержащем емкость для . ясидкости с расположенным в емкости шарообразным телом, средство для создания колебательного движения тела и регистрирующую схему, соединенную с индикатором, шарообразное тело выпол-, нено с проводящей поверхностью, средство создания колебательного движения шарообразного тела выполнено в виде электродов конденсатора, расположен-ных в торцовых поверхностях емкости и подключенных к источнику постоянного напряжения, а регистрирующая схема содержит нагрузочное сопротивление в цепи одного электрода, соединенное с формирователем электрических импульсов. Способ основан на регистрации изменения скорости V частоты вынужденного движения твердого шарообразного тела (шарика) в ограниченном объеме контролируемой жидкости в зависимости от изменения ее вязкости, что определяется известной зависимостью . . , (9-9) где - динамическая вязкость жидкости J ti - радиус шарообразного тела С шар и к а) , О - ускорение движения шарика под действием вынужденных сил;. р .- плотность шарика, f - плотность жидкости. Как видно из формулы (i;, коэффициент перед переменной У имеет- значение, равное девяти, что подтверждает значительное весовое преоблада-ние вязкости относительно других пе-. ременных в этой формуле. Кроме того, наличие в формуле ) R усиливает эффект применения шарика в качестве чувствительного элемента. В свою очередь степень обводнения находится в функциональной зависимости от вязкости - (vHvJ° ° динамическая вязкость воды;динамическая В51%кость органической жидкости, средняя Скорость теплового движения молекул воды; средняя скорость теплового движения молекул жидкости , Д./ - средняя длина свободног пробега молекул воды, Д. - средняя длина свободног пробега молекул органической жидкости. Выполняют твердое шарообразное т ло в виде переносчика микрозаряда шарика с проводящей поверхностью и средним удельным весом, большим уде ного веса контролируемой жидкости н 10-20%. Устанавливают в контролируемый объем жидкости два параллельно расп лОже нных эле к т рода, огр ан ич и в ающи х этот объем с двух сторон, С других сторон контролируемый объем огранич вают диэлектрической решеткой. Помещают в этот объем контролиру емой жидкости между электродами шарик - переносчик микроэаряда. Создают электростатическое поле между электродами путем подключения их к источнику высокого напряжения устанавливают значение высокого напряжения, при котором обеспечивают устойчивое колебательное движение шарика между электродами. Частоту колебательного движения шарика в контролируемой жидкости ме ду электродами замеряют путем регис рации частоты импульсов тока , пepeнocи мx шариком при его колебательном движении в электростатическ поле между электродгиии в соответствии с зависимостью -К, 3 ток, осуществленный колеба ниями микрозаряда между электродами за период изме рения частоты/ Q - значение микрозаряда, К - коэффициент пропорциональности. Измеренную частоту сравнивают с эталонной частотой импульсов тока, переносимых идентичным шариком при его колебательном движении в идентичном электростатическом поле между электродами, размещенными в необводненной органической жидкости, в идентичных внешних условиях, по результатам сравнения определяют степень обводнения контролируемой жидкости. На чертеже представлена блок-схе ма устройства для осуществления пре лагаемого способа. Устройство содержит два параллел но расположенных плоских электрода ограниченных по периметру диэлектри ческой решеткой 2, внутри этого объ ма, заполненного контролируемой орг нической жидкостью, расположен пере носчик 3 микрозаряда, выполненный в виде твердого шарообразного тела с проводящей поверхностью и средним :удельным весом, большим удельного веса контролируемой жидкости на 10-20%. Электроды 1 подключены к источнику 4 высокого постоянного напряжения, а измерительным выходом (между нижним электродом и подключенным к нему со-, противлением нагрузки R ) подключеHtJ к формирователю 5 импульсов, выход которого соединен с входом блока 6 сравнения, к второму входу которого подключен генератор 7 эталонной частоты. Выход блока 6 сравнения через, преобразователь 8 подключен к индикатору 9. При этом генератор 7 эталонной частоты представляет собой аналогичное устройство, размещенное в идентичных внешних.условиях, содержащее идентичные электроды 1, ограниченные по периметру идентичной диэлектрической решеткой 2, внутри этого идентичного объема, заполненного необводненной эталонной органической жидкостью, paз 1eщeн идентичный переносчик 3 микрозаряда. Электроды 1 подключены к идентичному источнику 4 высокого напряжения, а измерительным выходом (между нижним электродом и подключенным к нему сопротивлением нагрузки R, ) подключены к идентичному формирователю 5 импульсов, выход которого является выходом эталонного генера-. тора. Устройство, осуществляницее способ определения степени обводнения, работает следующим образом. На электроды 1 подают высокое постоянное напряжение требуемого значения от источника 4, при этом.переносчик 3 микрозаряда совершает в созданном электростатическом поле устойчивое колебательное движение между электродами, частота которого зависит от степени обводнения органической жидкости. С измерительного выхода электродов 1, подключенного на сопротивление нагрузки, снимается снгнсьл и подается на формирователь 5 импульсов, который выдает на вход блока 6 сравнения последовательность импульсов с частотой, зависящей от степени обводнения, которую сравнивают с импульсами, характеризующими эталонную необводнанную органическую жидкость, поступакяцими на второй вход блока 6 сравнения от эталонного генератора 7. С выхода блока сравнения сигнал поступает на вход преобразователя 8, где он преобразовывается в аналоговый электрический сигнал, пропорциональный степени обводнения, который регистрируется индикатором 9. Перемещение переносчика 3 микрозаряда ограничивается диэлектрической решеткой 2, ограничивающей рабочее

пространство по периметру электродов 1,

Использование способа и устройства определения степени обводнения органической жидкости обеспечивает по сравнению с известными способами и устройствами повышение точности определения степени обводнения органических жидкостей в 2 раза, упрощение реализации измерений, так как значения импульсов тока, осуществленного

колебательным движением микрозаряда, позволяют применить вторичные приборы с более простым схемным и конструкторским решением. Кроме того, отсутствие необходимости в Датчиках положения шарика и силовых индукционных катушках, присущих известному устройству, упрощает и удешевляет технологию изготовления первичного прибора, что позволяет сократить затраты на изготовление всего устройства примерно в 3-4 раза.

1. Способ определения количества воды в органической жидкости, эаклк1чаювд1йся в создании колебательных движений тела, погруженного в исследуемую жидкость, отличающийс я тем, что, с целью пов}лт ения точности определения, колебательное дви-. жение тела создаю электростатическим полем конденсатора, а количество воды определяют по частоте импульсов тока. 2. Устройство для определения количества воды в органической жидкости, содержащее емкость для жидкости с расположенным в- емкости шарообразным телом, средство для создания ко- лебательного движения тела и регистрируквдую схему, соединенную с индикатором, отличающееся тем; что, с целью повышения точности определения, шарообразное тело выполнено с проводящей поверхностью, средство создания колебательного движения шарообразного тела выполнено в виде электродов конденсатора, расположенных в торцовых поверхностях емкости sg и подключенных к источнику постоянно Л го напряжения, а регистрирующая схема содержит нагрузочное сопротивление в цепи одного электрода,соединенное с формирователем электрических импульсов. I со о 4