Устройство для контроля жидких сред Советский патент 1988 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к анализу жидких сред, а именно к контролю состава, и физико-химических свойств органических полярных жидкостей (ди- электрической постоянной, вязкости, удельной электропроводности), и может быть использовано для контроля концентрации контролируемого компонента Б бинарных и псевдобинарньгх смесях жидкости.

Целью изобретения является повьше- ние точности контроля путем увеличения помехоустойчивости измеряемого сигнала.

На чертеже изображена схема устройства для контроля жидких сред.

Устройство содержит датчик 1, включающий корпус 2, разделенньй капиллярно-пористой перегородкой 3 на две камеры, в одной из которых - расположенной по ходу потока среды за перегородкой 3, установлены плоскопараллельные электроды 4 перпендикулярно плоскости перегородки, к кото- рым подключен регистратор 5, а в другой камере - электроосмотический насос, состоящий из капиллярно-пористо перегородки 6 с размещенными на ней электродами 7. Между капиллярно-по- ристой перегородкой 3 и плоскопараллельными электродами 4 уртановлен сетчатый электрод 8 параллельно перегородке 3, перекрывающий сечение камеры, вывод которого заземлен через контакты коммутационного блока 9, Пр этом регистратор 5 соединен с одним из плоскопараллельных электродов 4 и выполнен в В1ще измерителя частоты.

Устройство находится -в поле, создаваемом источником магнитного поля (не показан), вектор которого направлен параллельно плоскостям электродов 4. Капиллярно-пористая перегородка 3 в сочетании с сетчатым электродом 7, последовательно подсоединенны через управляемый коммутационный бло 9 на землю, представляет собой источник (генератор) дискретных потоков униполярных зарядов, образующихся в потоке жидкости. При этом длительность или время генерации (образования) потока зарядов зависит от времени разомкнутого состояния коммутирующего контакта, а частота генера- ции - от частоты его переключения.

Устройство работает следующим образом.

S

0 5 О

0

5

5

0

При постоянстве состава анапизиру- емой жидкости приложением -напряжения от источника постоянного тока на электроды 7 в электроосмотическом насосе возникает перенос некоторого объема среды, заставляя ее протекать с постоянной скоростью через капиллярно-пористую перегородку 3. При этом из диффузной части ДЭС, образованного в капиллярах пористой перегородки 3, выносятся подвижные заряженные ионы (униполярные заряды), которые двигаются со скоростью движения анализируемой жидкости.

Благодаря размещению между перегородкой 3 и плоскопараллельными электродами 4 поперек направлению движения жидкости сетчатого электрода 8 с заземленным выводом униполярные заряды попадают на землю, и двигающаяся в зоне переноса зарядов (на участке, ограниченном сетчатым 8 и плоскопараллельнмм 4 электродами) жидкость становится незаряженной (нейтральной), т.е. свободной от зарядов жидкостью. При отсоединении вывода плоскосетчатого электрода 8 от земли плотность зарядов в объемном пространстве жидкости в зоне переноса получается насыщенной, т.е. объемная плотность зарядов в жидкости максимальна, так как подвижные заряды (ионы) преобразующей капиллярно-пористой перегородки 3, проходившие через сетку электрода 8, практически все попадают в зону переноса зарядов.

При этом периодическим подсоединением вывода электрода 7 на землю, в зоне переноса образуются потоки заряженной жидкости, разделенные участками нейтральной жидкости. Частота следования потоков заряженной жидкости и их длительность определяются скоростью движения анализируемой жидкости и временем разрывного состояния вывода электрода 8 от земли.

Периодическое подключение вывода электрода 7 на землю осуществляется с помощью коммутационного блока 9. С целью исключения возможности попадания в зону переноса зарядов подвижных ионов перед началом измерения (анализа) целесообразно установить на выводе электрода 7 последовательно подключенные выключатель и коммутационный блок 9 с размыкающимися контактами.

31

Электричес кий импульсный сигнал практически прямоугольной формы, возникающий во внешней цепи ЭОП, вспед- ствие фиксации потока зарядов жидкое ти подводится на вход коммутационного лока. В нем фиксируется момент прохождения через нуль, т.е. выделяется момент прохождения центра тяжести потока зарядов, который подается на частотомер 5 и на запуск коммутационного блока 9.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает дискретность выходного сигнала, вследствие чего результат измерения (анализа) не зависит от объемной плотности потока зарядов, изменения физико-химических параметров на измерительной части, т.е. на участке между электроосмоти- ческим насосом и плоскопараллельньми электродами под действием внешних факторов (температуры, влажности, электромагнитного поля и т.д.), точности поддержания индукции постоян

ного магнитного поля, что способствует повышению точности анализа. Кроме того, точность анализа можно повысить также применением стабилизированного источника постоянного тока для электроосмотического насоса.

Таким образом, потоки униполярных зарядов, разделенные участками нейтральной жидкости, продвигаясь со скоростью жидкости в объемное пространство плоскопараллельных электродов, отдают свои заряды на один из них и в выходной цепи преобразователя образуют токовые импульсные сигналы с частотой следования, определяемой временем между фиксированными моментами смежных потоков зарядов, которая может регистрироваться частотомером 5.

Изменение длины (толщины) потока зарядов в зависимости от скорости потока анализируемой жидкости осложняет задачу регистрации точного времени прохо)ф,е.ния зарядов ty через зону переноса. Наилучшим способом является регистрация центра тяжести потока зарядов на участке между электродами А, позволяющая повысить точность контроля .

Формула изобретения

Устройство для контроля жидких сред, содержащее измерительный блок, датчик, включающий корпус, разделенный капиллярно-пористой перегородкой на две камеры, в одной из которых, расположенной по ходу потока среды за перегородкой, установлены плоско

параллельные электроды, а в другой

камере расположен электроосмотический насос, и источник внешнего постоянно

направлен параллельно плоскости.перегородки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения помехоустойчивости измеряемого сигнала, в датчике между капиллярно-пористой перегородкой и плоскопараллельными электродами установлен параллельно перегородке плоскосетчатый электрод, перекрьгоаю- щий сечение камеры, заземленный через контакты коммутационного блока, соединенного с одним из плоскопараллельных электродов, причем регистратор выполнен в виде измерителя частоты.

Изобретение относится к области анализа жидких сред, а именно к контролю состава и физико-химических свойств органических полярных жидкостей (диэлектрической постоянной, вязкости, удельной электропроводности) и может использоваться для контроля концентрации компонентов в бинарных и псевдобинарных смесях жидкости, а также как датчик контроля степени чистоты жидкости. Цель - повьшение точности контроля путем увеличения 7 6 7 Г 2 3 8 .L Л.....ЛJ f iPFi-z Ti F помехоустойч нала. При по зируемой жид ряжения от и ка на электр ком насосе в ческий перен кости, заста тоянной скор пористую пер диффузной ча в капиллярах выносятся по (униполярные двигаться cd лизируемой ж дическим заз да 8 в зоне потоки заряж ные участкам Частота след жидкости и и ются скорост мой жидкости состояния вы ли. Таким об ратором 5 си сит от соста руемой жидко I 8 | | г--гг I + 8 ....ЛJ помехоустойчивости измеряемого сигнала. При постоянстве состава анализируемой жидкости с приложением напряжения от источника постоянного тока на электроды 7 в электроосмотичес- ком насосе возникнет электроосмоти- ческий перенос некоторого объема жидкости, заставляя ее протекать с постоянной скоростью через капиллярно- пористую перегородку 3. При этом из диффузной части ДЭС, образованного в капиллярах пористой перегородки 3, выносятся подвижные заряженные, ионы (униполярные заряды), которые будут двигаться cd скоростью движения анализируемой жидкости. При этом периодическим заземлением вывода электрода 8 в зоне переноса можно образовать потоки заряженной жидкости, разделенные участками нейтральной жидкости. Частота следования потоков заряженной жидкости и их длительность определяются скоростью движения анализируемой жидкости и временем разрывного состояния вывода элек ррода 8 от земли. Таким образом, измеряемьп регистратором 5 сигнал в виде частоты зависит от состава и свойств контролируемой жидкости. 1 ил. IBH/X 8 i (Л 00 СП о ;о