Устройство для измерения концентрации различных веществ Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к физико-химическому анализу и может быть использовано для анализа состава и свойств веществ, конкретно для определения концентращт сыпучего матери ала. Известно устройство для определения концен трации диэлектрической проницаемости материалов, содержащее емкостной первичный преобразователь, конструктивно совмещенный с автогенератором, выполненным по схеме с положительной обратной связью через отдельный ус литель, связанный с генератором общим резистором, перестраиваемый источник питания и частотомер 1 . Данное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения, что обусловлено значи тельным вл1инием на частоту стационарных кол баний автогенератора нестабильности питающего напряжения, факторов, оказывающих влияние на фазовые сдвиги в отдельных звеньях автогенератора, частично щунтирование его контура сопротивлением коллекторной цепи усилителя на транзисторе. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения концентрации,содерясащее генератор, связанный с резонансной сист мой, елжостный датчик и измерительный прибор 2. Недостатком устройства является невысокая тошость, обусловленная сложностью сопоставле ния результатов измерений тока, проводимых .на различных высоких частотах, нестабильностью щстоты высокочастотного генератора, возможностью возникновения резонансной поляризащш частиц исследуемого вещества при высокочастотных колебаниях в колебательных контуpax. Кроме того, данное устройство характеризуется узким диапазоном измерения, что обуслов лено частотной характеристикой системы, состоящей из двух соответственно растроенных контуров. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достихается тем, что в уст ройстве для измерения концентрации разлишых веществ, содержащем генератор напряжения, резонансную систему с емкостным датчиком и измерительный прибор, генератор напряжения выполнен в виде генератора звуковой частоты а резонансная система - в виде индуктивного } араметрического генератора с емкостью в кон ре, который соединен с генератором звуковой частоты индуктивной связью, а параллельно емкости параметрического контура включен в емкостный датчик последовательно с микроамперг метром. На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - зависимость тока в параметрическом контуре индуктивного параметрического генератора от суммарной емкости. Повыщение точности измерения возникает за счет того, что изменение емкости датчика (концентрации контролируемого компонента) в определенном диапазоне емкостей влечет за собой лищь изменение величины тока в параметрическом контуре индуктивного параметрического генератора при неменяющемся значении частоты колебаний. А это значит, что измерение значений тока, соответствующих определенным величинам концентрации контролируемого компоиента, ведется на одной частоте и тем самым устраняются погрешности, возникающие при сопоставлении результатов изменения тока, присущие устройствам с системой расстроенных резонансных контуров. Устройство для измерения концентрации контролируемого компонента сыпучей смеси состоит из генератора звуковой частоты 1, индуктивного параметрического генератора (ИПГ) 2, выполненного на трансформаторах 3 и 4, первичные обмотки 6 и 7, которого соединены между собой последовательно согласно, а вторичные |8 и 9 - последовательно встречно, и конденсаторе 5, микроамперметра 10; переключателя 11 Измерение-проверка, резистора нагрузки 12и емкостного датчика 13. Устройство работает следующим образом. При включении генератора звуковой частоты на обмотки возбуждения 6 и 7 подается синусоидальное напряжение, под действием которого в контуре обмоток 8 и 9 и конденсатора 5 возбуждаются параметрические колебания с частотой, кратной частоте генератора 1. В этом случае рабочая точка коитура 8, 9, 5 находится в точке А, ток в контуре равен t) j , а замкнутые контакты 14 и 15 переключателя 11 создают цепь проверки работоспособности предлагаемого устройства, осуществляемой по отклонению стрелки микроамперметра 10, позволяющую также с помощью потешщометра 17 установить исходный режим колебаний в параметрическом контуре ИПГ при изменениях температуры и влажности. При размыкании контактов 14 и 15 и замыкании контактов 14 и 16 емкостный датчик 13 подключается параллельно конденсатору 5, однако до заполнения датчика исследуемым материалом цепь измерения концеитрации остается разомкнутой и стрелка прибора 10 находится в иулевом положении. Если между электродами датчика поместить образец, то цепь измерения кот1ешрации замкнется, и емкость параметрического контура ИПГ останется равной CK Со + С где Со - емкость конденсатора 5; С - емкость испытуемого образца. 310 при этом частота колебаний в параметрическом контуре ИПГ не изменяется, рабочая точка перемещается в точку А , ток в контуре 8, 9, 5 увеличивается на Л , а ртрелка микроамперметра показьшает отклонение соответствующееа--(3к4ьз,)-Следовательно, по этому сигналу можно определить емкость испытываемого образца, а значит и концентрацию контролируемого компонента., 0 Представленная на фиг. 2 зависимость величины тока в резонансном контуре ИПГ от емкости этого контура, область существования резонансных колебаний в режиме удвоения частоты показьшает, что емкость испытьшаемого образца может составлять 0,05-0,7 емкости контура РШГ, что обеспечивает довольно широкий диапазон измерений, производимых на одной частоте. Устройство имеет следующие преимущества вперед известными: возможность определять мй|лыр количества вещества (менее 0,05% контролируемого компонента от общей массы смеси) по-, выщение точности определения концентрации, расширение функциональных возможностей устройства.

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЩЕНТРАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ, содержащее генератор напряжения, резонансную систему с емкостным датчиком и измерительным прибором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, генератор напряжения выполнен в виде генератора звуковой частоты, а резонансная система в виде индуктивного параметрического генератора с емкостью в контуре,, который соединен с генератором звуковой частоты индуктивной связью, а параллельно емкости параметрического контура включен емкостный датчик последовательно с микроамперметром. 00 (Vf.

М

Зк

,Jrff,7}C

Со Cf

Фиг. г