Индуктивный концентратомер Советский патент 1984 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к физикохимическим методам Контроля состава и свойств веществ и может быть использовано в химической промышленности для безэлектродного измерения больших концентраций сильных электролитов (растворы, серной кислоты, сероводорода при производстве искусственных и синтетических волокон), в горнорудной; промышленности для Измерения концентрации магнитной компоненты в жидких средах (суспензии рудного сырья на.обогатительных фабриках), в медицииской промышленно ти для измерения концентрации ферро магнитных и парамагнитных веществ в растворах (конце-нтрация гемоглобин в крови, растворенного кислорода в сыворотке) и других отраслях промьш ленности. Известен индуктидный концеятратомер, содержащий генератор высокой частоты, измерительную цепь с индуктивным датчиком на ферритовом стержн с дополнительной обмоткой, усилитель выходного сигнала Измерительной цепи нормирующие конденсатор и резисторfl Путем обеспечения взаимозаменяемости индуктивного датчика без подстройки измеритель гой цепи повышается стабильность 1бмерения электропро водности, по которой судят о концент рации контролируемой жидкой среды. Однако изменение электромагнитных характеристик ферритового стержня под действием различных дестабилизирующих факторов, неточность определения момента равенства собственной частоты контура и частоты источника питания, погрешность определения частоты генератора значительно снижают то 1ность и уменьшают диапазон определяемой концентрации. Наиболее близким к предлагаемому, является индуктивный концентратомбр, содержащий генераторы низкой и высокой частот, выходами соединенные с входами блока сложения амплитуд, к выходу которого подключен датчик, выполненный в виде последовательного включения сравнительной и рабочей ячеек, подключенные к выходу датчика фильтры низкой и высокой частот, первый и второй амплитудные детекторы, блок .отношения сигналов низкой и высокой частот, два низкочастотных усилителя, причем блок отношения сигналов соединен с регистрирующим щ)ибором 2 . Недостатком устройства является невысокая точность, обусловленная погрешностью сложения амплитуд напряжений низкой и высокой частот из-за частотной несимметрии плеч блока сложения, неравенством коэффициентов передач фильтров низкой и высокой частот, двух амплитудных детекторов и соответствующих усилителей, низкой чувствительностью, так как измеряется отношение двух абсолютных значений реактивьгх сопротивлений ячеек. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения концентрации сильных электролитов и ферромагнитных или парамагнитных веществ в жидких средах, Поставленная цель достигается тем, что в индуктивный концентратомер., содержащий генераторы низкой и высокой частот, выходами соединенные с входами блока сложения амплитуд, к выходу которого подключен датчик, выполненньй в виде последовательного включения сравнительной и рабочей индуктивных ячеек, потенциальный зажим рабочей ячейки соединен с первым амплитудным детектором, второй амплитудный детектор, два низкочастотных усилителя, фильтр ллижних частот и регистрирующий прибор, введены угфанляемг делитель напряжения, логарнфматор, два синхронных деектора и мультивибратор, выходами соединенный с управляющими входами генераторов низкой и высокой частот и первого и второго синхронных детекторов . Выход первого амплитудного детектора через первые низкочастотный усилитель, синхронный детектор и фильтр нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, включенного между выходом высокочастотного генератора и одним из входов блока сложения амплитуд, выход которого через второй амплитудный детектор, логарифматор, вторые низкочастотный усилитель и синхронный детектор соединен с регистрирующим прибором. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 низкой частоты, генератор 2 высокой частоты, управляемый делитель 3 напряжения, блок 4 сложения амплиТУД сравнительную индуктивную ячейку 5, рабочую индуктивную ячейку 6, 3. 11 амплитудный детектор 7, низкочастот- ный усилитель 8, синхронный детектор 9, фильтр 10 нижних частот, второй амплитудный детектор 1, логарифматор 12, второй низкочастотный усилитель 13, второй синхронный детектор 14, регистрирующий прибор 15, мультивибратор 16. Выходы генератора 1 низкой частоты непосредственно, а генератора 2 высокой частоты через управляемый делитель 3 напряжения подключены к входам блока 4 сложения амплитуд. выход Которого соединен с последовательно включенными сравнит ельной 5 и рабочей 6 индуктивными ячейками, образующими датчик. Потенциальньй зажим индуктивной ячейки 6 соединен с последовательно включенными первым амплитудным детектором 7, низкочастотным усилителем 8, синхронным детектором 9, выход которого через фильтр 10 нижних частот соединен с управляющим входом делителя 3 напряжения. Выхрд блока 4 сложения амплитуд также соединен с последовательно включенными вторым амплитудным детек тором 11, логарифматором 12, вторыми низкочастотным усилителем 13, синхро ным детектором 14, к выходу которого подключен регистрирующий прибор 15. Парафазные выходы мультивибратора 16 соединены с управляющими, входами генераторовнизкой 1 и вьгсокой 2 частот, а также с управляющими входами синхронных, детекторов 9 и 14. Датчик выполнен по схеме индуктивног делителя напряжения в виде последова тельно включенных сравнительной 3 и рабочей 6 индуктивных ячеек. Сравнительная ячейка с индуктивностью L нйполнена исходной жидкой средой с относительной магнитной проницаемостью , являющейся растворителем для контролируемой среды. Контролируемая жидкая среда - это исходный растворитель с электропроводящими и ферромагнитными или парама нитными включениями, имеющий относительную магнитную проницаемость /и и заполняющий проточную рабочую ячейку 6 с индуктивностью 2 Устройство работает следующим образом. Противофазные импульсы прямоуголь ного напряжения мультивибратора с ча тотой повторения S воздействуют на управляющие входы генераторов низ84кой 1 и высокой 2 частот, работающих в ждущем режиме. При воздействии запускающих импульсов генераторы 1 и 2 вырабатывают пакеты электрических колебаний одинаковых амплитуд низкой ы и высокой to частот. Частота повторения пакетов выбирается из условия Пакеты электрических колебаний высокой частоты проходят через управляемый делитель.3 напряжения и.ослабляются по амплитуде. Разновременно действующие пакеты колебаний низкой и и высокой U2 частот поступают с частотой повторения 5 на блок 4 сложения амплитуд, преобразуясь на его выходе в непрерьшное напряжение, манипулированное по частоте и состоящее из пакетов низкочастотных и высокочастотных колебаний. Эти напряжения поочередно воздействуют на последовательно соединенные ячейки 5 и 6, включенные по схеме индуктивного делителя напряжения. Коэффициент передачи индуктивного делителя напряжения равен k - -2 2 2 Ц.4 i-rz где 1.,( |U соответственно ичдуктивности и магнитные проницаемости сравнительной 5 и рабочей 6 ячеек. Поскольку воздействие переменного электромагнитного поля на жидкую среду, содержащую электропроводящие добавки или магнитные включения, характеризуется зависимостью относительной магнитной проницаемости этой среды от частоты (дисперсией магнитной проницаемости бинарной среды), то индуктивность рабочей ячейки 6 следующая )( где 2 коэффициент пропорциональности, учитывающий число и геометрию витков рабочей ячейкиi j) - магнитная проницаемость жидкой контролируемой среды на низкой частоте U)-,;

ИНДУКТИВНЫЙ КОНЦЕНТРАТОМЕР, содержащий генераторы низкой-и высокой частот, выходами соединенные с входами блока сложения амплитуд, к вЬ1Ходу которого подключен датчик, выполненный в виде последовательного включения сравнительной и рабочей индуктивных ячеек, потенциальный зажим рабочей ячейки соединен с первым амплитудным детектором, второй амплитудный детектор, два низкочастотных усилителя, фильтр нижних частот и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения концентрации сильных электролитов и ферромагнитных или парамагнитных веществ в жидких Средах, введены управляемый делитель напряжения, логарифматор, два синхронных детекто)а и мультивибратор, выходами соединенный с управляющими входами генераторов низкой и высокой частот и первого и второго синхронных детекторов, выход первого амплитудного детектора через первые низкочастотный усилитель, синз :ронньй детектор и фильтр нижних частот соединен с управляющим входом (О управляемого делителя напряжения, включенного между выходом высокочастотного генератора и одним из входов блока сложения амплитуд, выход которого через второй амплитудный (Детектор, логарифматор, вторые низкочастотный у,силитель и синхронный детектор соединен с регистрирующим прибором.