Устройство для измерения частотных характеристик эмульсии Советский патент 1984 года по МПК G01N27/22 

f1 Изобретение относится к технике физико-химического анализа водных, масляных,,, мыльных, нефтеводных и других видов эмульсий, коллоидов и суспензий, используемых в химической нефтехимической, целлюлозно-Йумажно пищевой, электронной промышленности и при контроле подготовки пищевых и промьшленных вод, степени очистки производственных и бытовых сточных По основному авт.св. № 989436 известно устройство для измерения частотных характеристик эмульсии, со держащее генераторы низкой фиксированной и высокой перестраиваемой частот, последовательно соединенные диэлькометрические ячейки, измерител ный канал, состоящий из последовательно включенных выпрямителя, низко частотного усилителя, фазочувствител ного выпрямителя, осциллографического индикатора, управляемый делитель напряжения, автоматический переключатель, низкочастотный коммутационны генератор, блок частотной развертки корректирующий канал, состоящий из последовательно включенных вторых выйря ителя, низкочастотного усилите ля, фазочувствительного выпрямителя и фильтра нижних частот, выход, которого соединен с управляющим вх,одом делителя напряжения, включенного меж ду выходом генератора низкой фиксиро ванной частоты и одним входом автоматического переключателя, другой вход которого соединен с генератором перестраиваемой частоты, выход переключателя соединен с входом измерительного {санала и последовательно соединенными диэлькометрическими ячейками, к средней точке которых подключен корректирующий канал, блок частотной развертки соединен с уп- равляющим входом генератора перестраиваемой частоты и входом осциллографического регистратора, управляющие входы первого и второго фазочувствительных выпрямителей соединены с входами низкочастотного коммутационного генератора LM. Недостатком данного устройства является низкая чувствительность измерения частотных характеристик эмульсий и других ж41дких сред с мало концентрацией инородных включений, т.е. с малой степенью дисперсности диспергируемой фазы. Это является следствием низкой чувствительности 0 измерения устройством частотных изменений диэлектрической проницаемости контролируемой жидкой среды, поскольку электрическая емкость контролируемой среды шунтируется емкостью, создаваемой диэлектрической проницаемостью исходной жидкой среды. Указанная причина не позволяет определять малые содержания концентраций инородных включений жидких сред, т.е. малую степень дисперсности диспергируемой фазы. Цель изобретения - повышение чувствительности измерения частотных характеристик эмульсий с малой степенью дисперсности диспергируемой фазы (с малой концентрацией инородных включений). Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения частотных характеристик эмульсий снабжено последовательно соединенными инвертором и диэлектрической ячейкой, включенными между выходом автоматического переключателя и входом корректирующего канала. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения частотных характеристик эмульсий. Устройство состоит из генератора 1фиксированной частоты и генератора 2перестраиваемой, частоты. Выход генератора 1 через управляемый делитель 3 напряжений соединен с одним входом автоматического переключателя 4, другой вход которого непосредственно соединен с выходом генератора 2. Выход переключателя 4 подключен к последовательно соединенным диэлькометрическим ячейкам 5 и 6, к средней точке соединения этих ячеек подключен корректирующий .канал, состоящий из последовательно включенных первых выпрямителя 7, усилителя 8 переменного напряжения, фазочувствительного выпрямителя 9 и фильтра 10 нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом делителя 3 напряжения. К выходу переключателя 4 также подключены последовательно соединенные инвертор 11 и третья диэлькометрическая ячейка 12, выход которой соединен с входом первого выпрямителя 7. К выходу переключателя 4 подключен измерительный канал, состоящий из последовательно включенных вторых выпрямителя 13, усилитея 14 переменного напряжения, фачочувствительного выпрямителя 15, выхо которого соединен с одним из входов осциллографического регистратора, второй вход которого подключен к бло ку 16 частотной развертки, соединенному с управляющим входом генератора 2. Управляющие входы автоматического переключателя 4, фазочувствительных выпрямителей 17 и 15 соединены с выходами низкочастотного коммутационного генератора 18. Устройство для измерения частотны характеристик эмульсий и других жидких сред с малой степенью дисперснос ти диспергируемой фазы (малой концентрацией инородных включений) работает следующим образом. Низкочастотное напряжение генератора 1 фиксированной частоты подаетс через управляемый делитель 3 напряже ния, а высокочастотное напряжение генератора 2 перестраиваемой частоты подается непосредственно на входы автоматического переклю.чателя 4, управляемого напряжением низкочастотного коммутационного генератора 18. В результате непрерьюной работы пере ключателя на его выходе формируется периодическая последовательность пакетов электрических напряжений фикси рованной и перестраиваемой с одинаковыми амплитудами. Пакеты напряжений двух частот прикладываются к емкостному делителю напряжений, выполненному из двух последовательно соединенных диэлькометрических ячеек 5 и 6. Ячейка 5 заполняется контролируемой жидкой средой с диспергируе мой фазой, а ячейка 6 - исходной жид кой средой (без дисперсной фазы). Одновременно пакеты напряжений низкой и высокой частот поступают через.инвертор 11 на дополнительную диэлькометрическую ячейку 1.2, конструктивно вьтолненную аналогично ячей ке 5 и заполненную исходной жидкой средой (без дисперсной фазы). Значен электрических емкостей диэлькометрических ячеек 5 и 6 выбрано из соотношенияCj (100 1000)С , где С;, - емкость ячейки 5, наполненной контролируемо жидкой средой с.диспергируемой фазой;Сп - емкость ячейки 6, наполненной исходной жидкой средой. Геометрические размеры днэлькометрических ячеек 5 и 12 выбираются . одинаковыми, что обеспечивает равенство электрических емкостей при заполнении их исходной жидкой средой. Падение напряжения на диэлькометрической ячейке 6 определяется суммарHtiM действием токов, протекающих через основную ячейку 5 и дополнительную 12. При заполнении ячеек 5 и 12 исходной жидкой средой падение напряжения на ячейке 6 близко к нулю, поскольку переменные токи ячеек 5 и 6 как на низкой, так и на высокой частотах находятся в противофазе При заполнении ячейки 5 контролируемой жидкой средой падение напряжения на ячейке 6 возрастает за « счет разностного тока, пропорционального приращению диэлектрической проницаемости ждцкой среды за счет диспергируемой фазы. Приращение диэлектрической, проницаемости определяется степенью дисперсности диспергируемой фазы и зависит от частоты электрических колебаний, проходящих через ячейку 5 с контролируемой средой. Амплитуда пакета низкочастотного напряжения пропорциональна степени дисперсности контролируемой среды, а амплитуда высокочастотного напряжения дополнительно изменяется за счет частотной дисперсии диэлектрической проницаемости диспергируемой фазы. Пакеты падений напряжений низкой и высокой частот с ячейки 6 вьшрямляются выпрямителем 7 корректирующего канала. Переменная составляющая напряжения, пропорциональная полуразности амплитуд пакетов низкочастотного и высокочастотного напряжений, усиливается усилителем 8 и выпрямляется фазочувствительным вьшрямителем 9. Выпрямленное напряжение через фильтр 10 нижних частот воздействует на управляющий вход делителя 3 напряжения. Низкочастотное напряжение на выходе делителя 3 напряжения под действием управляющего сигнала изменяется, до значения, при котором уравниваются амплитуды пакетов высокочастотного и низкочастотного напряжений на входе корректирующего канала. При этом относительная разность амплитуд пакетов высокой,и низкой частот .на входе емкостного делителя из ячеек 5 и 6 устанавливается пропорциональной относительному частотному изменению диэлектрической проницаемости контролируемой среды, т.е. частотной дисперсии диэлектрической проницаемости диспергируемой фазы. Пакеты напряжений низкой часто ты с регулируемой амплитудой и пакет напряжений высокой частоты с выхода переключателя 4 непосредственно выпрямляются выпрямителем 13. Переменная составляющая частоты следования пакетов усиливается усилителем 14 и выпрямляется фазочувствительньЫ выпрямителем 17. Вьшрямленное напряжение воздейЬтвует на вертикально отклоняющие пластины осцшшографического индикатора, а развертьшающее напряжение от блока 16 поступает на горизонтально отклоняющие пластины индикатора. Одновременно развертывающее напряжение блока 14 изменяет частоту высокочастотного генератора 2. В результате на. экране индикатора 15 воспроизводится частотная характе 1 06 ристика контролируемой жидкой среды с дисперги руемой фазой в заданном разверткой частотном диапазоне. Таким образом, в предлагаемом устройстве повышена чувствительность к изменениям формы частотной характеристики, что позволяет контролировать жидкие среды с малой степенью дисперсности диспергирующей фазы (с малым содержанием инородных вклк чений), например, в деионизированной воде. Устройство позволяет определять частотную дисперсию высокоомных водных и неводных сред в диапазоне 10 - 1 МГЦ на уровне 1 частот 10 Ом смТ Повышенная чувствительность предложенного устройства позволяет контролировать в очищенной деионизованной воде содержание частиц дисперсной фазы размером менее 1 мкм.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭМУЛЬСИИ по авт.св. № 989436, о т л.и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, оно снабжено последовательно соединенными инвертором и третьей диэлькометрической ячейкой, включенными между выходом автоматического переключателя и входом корректирующего канала. (Л со