Измеритель дипольных моментов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/22 

« Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован для ис-следования свойств/диэлектрико и структурных исследований путем опр деления дипольных моментов. Известно устройство, содержащее сосуд с емкостным датчиком - коаксиальным цилиндрическим конденсатором, поплавок с магнитным се)дечником, датчик положения поплавка, соленоид, устройство перемешивания с ограничителем хода поплавка и камеру смеиива ния lj . Недостатком этого устройства является то, что ограничителем хода поплавка служит нижняя часть плунжер ного устройства перемешивания, что вызывает сколы поплавка при движении плунжера вниз. Кроме того, интенсивность перемешиваний раствора низкая ввиду шунтирования межэлектродного пространства емкостного датчика камерой смешивания. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения дипольных моментов, содержащее автогенераторный измерит ель диэлектрической проницаемости с резонансным контуром, включающим e JKocтнoй датчик, образов нный двумя баллонами из электроизо ляционного материала с электропроводящим покрытием, и подключенную параллельную ему индуктивность, вычислительно-управляющее устройство, поплавковую камеру, внутри которой размещен поплавок с магнитным сердеЧ1шком и узел перемешивания, а сна ружи - датчик положения поплавка и соленоид, плотномер, камеру смешивания с фильтром, причем автогенераторный измеритель диэлектрической про1шцаемости соединен с емкостным датчиком через конденсатор связи и через вычислительно-управляющее устрокстБО с плотномером, соединенным также с соленоидом и-датчиком положения поплавка, а поплавковая камера Соединена с камерой смешивания напор ньв и сливным трубопроводами 2 . Известное устройство для определения дипольных моментов свободно от недостатков указанных устройств и позволяет оперативно (за 1,5-2 ч) определять дипольный момент. Недостатком устройства является низкая точность определения малых 29-2 дипольных мог ентов, обусловленная низкой точностью измерения приращений диэлектрической проницаемости ( - ) . Определение приращеНИИ диэлектрической проницаемости раствора осуществляется по изменению частоты высокочастотного генератора, в задающий LC-контур которого включен заполненный, исследуемым раствором емкостной датчик. Очевидно, что точность измерения приращений диэлектрической проницаемости зависит от стабильности частоты генератора. В обп;ем случае основными источниками нестабильности частоты генератора являются изменения окружающей температуры и напряжения питания активного элемента генератора. При изменении температуры изменяются параметры элементов LC-контура, входная (базаэмиттер) и выходная (коллектор-эмиттер) емкости активного элемента, в результате чего изменяется собственная частота колебательного контура. Кроме того, при изменении температуры и питающего напряжения изменяется коэффициент гармоник в коллекторном токе активного элемента, что приводит к значительным изменениям частоты, Следовательно, погрешность измерения приращений диэлектрической проницаемости в- прототипе определяется температурными изменениями параметров нетермостатированных катушки индуктивности, конденсаторов связи и коаксиальной линии, соединяющей емкостной датчик с LC-контуром. Цель изобретения - повышение точности определения дипольных моментов посредством повышения точности измерения приращений диэлектрической проницаемости. . Поставленная цель достигается тем, что в измеритель дипольных моментов, содержащий автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости с резонансньн-1 контуром, включающим емкостной датчик,, образованный двумя баллонами из электроизоляционного материала с электропроводящем покрьпием, и подключенную параллельно ему индуктивность, вычислительно-управляющее устройство, поплавковую камеру, внутри которой размещены поплавок с магнитным сердечником и узел перемешивания, ia снаружи - датчик положения поплавка и соленоид, плотномер, камеру смешивания с фильтром, причем аптогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости соединен с емкостным датчиком через конденсатор связи и через вычислительно-управляющее устройство - с mioTHOMepoMs соединенным так-5 же с соленоидом и датчиком положения поплавка, а поплавковая камера соединена с камерой смешивания напорньм и сливным трубопроводами, введена дополнительная измерительная камера, 10 в которой размещены .емкостной датчик, индуктивность, конденсатор связи, причем Индуктивность и конденсатор связи размещены внутри емкостного датчика,is

Кроме того, катушка индуктивности закреплена во внутреннем баллоне двумя разрезными упругими электроизоляционными втулками, нижняя из которых имеет фиксирующее гнездо в размер 20 катушки индуктивности, а верхний вывод катушки расположен на уровне вывода от внутренней обкладки емкостного датчика.

Введение дополнительной камеры 25 и выполнение емкостного датчика в виде двух баллонов обеспечивает возможность размещения катушки индуктивности и одного из конденсаторов связи резонансного контура внутри ем- ,.. костного датчика, что улучшает экранирование катушки индуктивности. Для повышения температурной стабильности

резонансного контура катушка индуктивности может быть выполнена на каркасе из радиокерамики. Для повышения 35 добротности резонансного контура катушка индуктивности может быть выполнена на тороидальном каркасе из ферромагнитного материала,что при ограниченных размерах емкостного датчика позво- ° ляет исключить шунтирующее действие его обкладок на добротность катушки индуктивности. Для обеспечения меха-, нической стабильности резонансного контура катушка индуктивности может 45 быть закреплена двумя разрезными упругими электроизоляционными втулками, нижняя из которых имеет фиксирующее гнездо в размер катушки индуктивности, а верхний вывод катуш- 50 ки расположен на уровне вьшода от внутренней обкладки емкостного датчика. Для повьш ения коэффициента теплопередачи между катушкой индуктивности и баллонами основной камеры 55 внутренний герметичный баллон может быть заполнен электроизоляционной жидкостью (например, полиэтилсилоксановой)с малым коэффициентом диэлекрических потерь и большим коэффициентом теплопроводности. Для упрощения технологии изготовления емкостной датчик может быть выполнен разъемным и баллоны датчика могут соединяться на шлифах.

На чертеже схематически представлен предлагаемый измеритель дипольных моментов.

Измеритель содержит автогенераторный измеритель 1 диэлектричесг ой проницаемости, магнитно-поплавковый плотномер 2, вычислительно-управляющее устройство 3, информационными входами и управляющими выходами связанное с измерителем 1 и плотномером 2, и первичный преобразователь 4 В первичный преобразователь входит поплавковая камера 5 с расположенными в ней узлом перемешивания, состоящим из осевого насоса 6, сопряженного с валом электродвигателя 7, поплавок 8 с магнитным сердечником и индуктивным датчиком 9 положения поплавка, подключенным к второму входу плотномера 2, соленоид 10, подключенный к первому входу плотномера 2, камера 11 смешивания с фильтром 12, связанная с поплавковой камерой 5 сливным трубопроводом 13, измерительная камера, связанная с выходом поплавковой камеры 5 и входом камеры 11 смешивания напорными трубопроводами 14 и 15 и состоящая из аксиально расположенным внешнего 16 и внутреннего 17 стеклянных, соединенных на шлифах баллонов.fНа внутренней поверхности внешнего и наружной поверхности внутреннего баштонов нанесено электропроводящее покрытие, образующее емкостнсй датчик 18. Во внутреннем герметичном баллоне 17 размещена высокодобротная катушка 19 индуктивности и конденсатор 20 связи. Катушка 19 включена параллельно обкладкам емкостного датчика 18, образуя параллельный холебательньй контур, через конденсатор 20 связи подключенный к входу измерителя 1 диэлектрической проницаемости.

Все узлы первичного преобразователя 4, кроме электродвигателя 7 и соленоида 10, помещены в термостатируемую рубашку 21, через которую прокачивается термогтатируюшая жидiKOCTb. S11 Внутренний герметичный баллон 17 заполнен полиэтилсилоксановой жидкостью. Катушка 19 индуктивности выполнена на каркасе из радиокерамики медным проводом и закреплена во внутреннем баллоне 17 двумя разрезными упругими фторопластовыми втулками 22 и 23. Нижняя втулка 22 имеет фиксирующее гнездо в размер катушки 19 индуктивности и при установке на место зажимается сферическим дном внутреннего баллона 17, фиксируя тем самым катушку 19 индуктивности, а верхняя втулка 23 имеет наружный диа метр, болышй внутреннего диаметра баллона 17, и крепится в баллоне за счет уцругюс свойств фторопласта. Верхний вывод катушки индуктивности для удобства соединения расположен на уровне вьтода от внутренней обкладки емкостного датчика. В той же точке подключается и конденсатор 20 связи. Второй конец конденсатора 20 связи потенциальный и нижний вывод катушки индуктивности 19 (земляной выходяТ через пробку 24 на вход измерителя 1. Определение дипольньи моментов за ключается в измерении диэлектрической проницаемости и плотности 5-6 растворов известной концентрации исследуемого вещества в неполярном растворителе. Диэлектрическая прони цаемость определяется путем измерения резонанснь1х частот контура при {пустом и заполненном исследуемым раствором емкостном датчике 18. Измерение плотности растворителя и ра воров заключается в определении момента равновесия сил, -действующих н поплавок 8 в магнитном поле соленой да 10. Ток соленоида в этот момент характеризует значение плотности исследуемого раствора в поплавковой камере 5. Приготовление растворов различной концентрации осуществляется дозированием навески исследуемого вещества на фильтр 12 камеры 11 смешивания. Равномерность концентрации по всему объему раствора обеспечивается циркуляцией раствора с помощью осевого насоса 6. При этом раствор из поплавковой камеры 5 через напорньй Трубопровод 14 нагнетается в межэлектродное пространство датчика 18 и далее через напорный трубопровод 15 - на фильтр 12 камеры 11 смешивания, где перемешивается с исследуемым веществом и сливается через сливной трубопровод 13 в поплавковую камеру 5. По результатам измерений диэлектрической проницаемости и плотности и введенньк в вычислительно-управляющее устройство 3 значений массы доз исследуемого вещества устройство 3 рассчитьшает Функции зависимости диэлектрической проницаемости и гшотности раствора от концентрации исследуемого вещества методом наименьших квадратов. На основании рассчитанных значений и результатов измерений диэлектрической проницаемости и плотности устройство 3 рассчитьшает значение дипольного момента молекулы исследуемого вещества по формуле Хедестранда. ПредлагаемьШ измеритель дипольных моментов обеспечивает более высокую точность определения дипольньпс моментов путем повышения точности измерения приращений диэлектрической проницаемости .

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИПОЛЬНЫХ МОНЕНТОВ, содержащий автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости с резонансным контуром, включающим емкостной датчик, образованный двумя баллонами из электроизоляционного материала с электропроводящим покрытием, и подключенную параллельно ему индуктивность, вычислительноугфавляющее устройство, поплавковую камеру, внутри которой размещены поплавок с магнитньм сердечником и узел перемешивания, а снаружи - датчик положения поплавка и соленоид, плотномер, камеру смешивания с фильтром. причем автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости соединен, с емкостным датчиком через конденсатор связи и через вычислительноуправляющее устройство - с плотномером, соединенным также с соленоидом и датчиком положения поплавка, а поплавковая камера соединена с камерой смешивания напорным и сливным трубопроводами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения дипольных моментов, он дополнительно содержит измерительную камеру, в которой размещены емкостной датчик, индуктивность, конденсатор связи, причем индуктивность и конденсатор связи размещены внутри емкостного датчика. 2. Измеритель по п. 1, о т л и чающийся тем, что катушка индуктивности закреплена во внутреннем баллоне двумя разрезными упругими электроизоляционными втулками,нижняя из которых имеет фиксирующее гнездо в размер катушки индуктивности, а верхний вывод катушки расположен на :л уровне вьшода от внутренней обкладки о емкостного датчика. СП tc