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

(21)4088235/31-25

(22)03.05.86

(46) 07.09.88. Бюл. № 33

(71)Азербайджанский научно-исследовательский институт энергетики

им. И.Г.Есьмана и Азербайджанский политехнический институт им. Ч.Ильдрыма

(72)М.С.Касимзаде и А.А.Джафаров

(53)543.25(088.8)

(56)Касимзаде М..С. и др. Электрокн- нетические преобразователи информации.- М. : Энергия, 1973, с. 6-9.

Авторское свидетельство СССР № 828054, кл. G 01 N 27/26, 1981.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖИДКИХ СРЕД

(57)Изобретение относится к электроаналитической химии, а именно к устройствам для контроля состава и свойств, и может использоваться как датчик степени чистоты жидкости. Целью изобретения является повышение , точности контроля путем устранения влияния, электропроводности и диэлектрических свойств среды. Сущность изобретения заключается в том, что введением в корпус ЭКП дополнительных электродов, включенных с измерительными электродами в цепь, устанавливается однозначное функциональное

5 I г

о-тношение между вьрсодным напряжением во внешней цепи преобразователя и электрокинегическим потенциалом, характеризующим состав и свойства анализируемой жидкости, что повышает точность контроля. Камеры корпуса 2 заполняют анализируемой жидкостью 1. Постоянное по величине внешнее пнев- модавление, создаваемое, например, электропневматическим устройством с дифференциальным выходом, воздействует поочередно на мембраны 5 камер, в результате чего анализируемая жвд- кость 1 совершает пульсирующее движение через перегородку 3. На измери- тельных электродах 4 появляется переменный потенциал протекания, амплитуда которого изменяется в зависимости от изменения состава и свойств анализируемой жидкости. Введением в корпус ЭКП двух пар дополнительных плоскопараллельных сетчатых электродов 6, 7, включенных с основными электродами 4 во внешнюю цепь, построенную на базе операционных усилителей 8, 10, работающих в режиме масштабирования, обеспечивает устранение влияния физико-химических свойств жидкости на результаты контроля. 1 шт.

i

(Л

к ю

к

и/

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля состава и свойств бинарных и псевдобинарных смесей жидкости, и может использоваться как датчик для контроля степени чистоты жидкостей.

Целью изобретения является повыше- .ние точности контроля путем устране- ния влияния электропроводности и диэлектрических свойств среды, ; На чертеже представлена схема устройства для контроля жидких сред. . Устройство содержит заполненный анализируемой жидкостью 1 корпус 2, разделенный на две камеры пористой ;перегородкой 3 с измерительными электродами 4,, расположенными с обеих сторон, мембраны 5, установленные на ;открытых концах корпуса 2, и устрой-- ство для колебания мембраны (не показано) , а также две пары дополни- , тельных электр одбв 6 и 7 введенные в корпус 2, одна (электрод 6) из- которых образует цепь обратной связи неинвертируюп1его операционного усилителя 8, вход которого подключен к измерительным электродам 4, а выход через детектор 9 и вторую пару дополнительных электродов 7 - к входу другого -инвертирующего операционного усилителя 10.

Устройство J aбoтaeт следующим образом.

Камеры корпуса 2 заполняются анализируемой жидкостью 1. Постоянны по величине внешние пневмодавления, создаваемые, например, электропневматическим устройством с дифференциальным выходом (не показано), воздействуют поочередно на мембраны 5 камер, в результате которых -анализируемая жидкость ,1 совершает пульсирующее движение через перегородку 3. На измерительных электродах 4 появляется переменный потенциал протекания, амплитуда которого изменяется в зависимости от изменения состава и свойств ана анализируемой жидкости. Выходной переменный потенциал Е в условиях работы преобразователя в рабочем частотном диапазоне и движении мембран 5 в пределе линейного прогиба определяется формулой

F Й-Д о.,

где (ЗР - перепад давления;

(1)

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

а НЛ

Е - электрокинетический потенциал J

- диэлектрическая постоянная;

А - удельная электропроводность f - динамическая вязкость;

козффи,иент, характеризующий состав и физико-химические свойства жидкости. Согласно формуле (1) при постоянном перепаде давления ЛР напряжение Е зависит от парэ-метров (,,;(/, Л ), связанных с составом жидкости. Для установления однозначной -функциональной зависимости выходного напряжения преобразователя от - электрокине- тического потенциала необходимо значительно уменьшить влияние физико- химических параметров (, jU , Л ), в особенности диэлектрической постоянной () и удельной электропроводности (Д) анализируемой жидкости 1 на выходной параметр (результат анализа устройства). Эта задача решается введением в корпус устройства двух пар дополнительных плоскопараллельных сетчатых электродов 6 и 7, включенных с измерительными электродами 4 во внешнюю цепь, построенную на базе операционных усилителей 8 и 10, ра- ботакяцих в режиме масштабирования.

Сопротивления столба анализируемой жидкости 1, заключенные между дополнительными электродами 6 и 7 пар в зависимости от их конструктивных размеров, т.е. площади поверхности плоских электродов и расстояния между ними, а также вида электрического сигнала (постоянньй или переменньй), подводимого к этим электродам, могут обладать практически емкостньм или активным характером. В данном случае эквивалентным параметром пары электродов 6 с жидкостью 1, соединенных в качестве емкостного элемента в цепи обратной связи операционного усилителя 8, является емкость величиной Ср, которую можно достигнуть в условиях эффективного выбора частоты переменного напряжения Е, приложенного к входу операционного усилителя 8, и конструктивных параметров пары электродов 6.

При этом коэффициент передачи рпе- рационного усилителя 8 определяется выражением

у, Е Cf

1 + Со. , Со С С

(С„ С). (2) Отсюда находим напряжение U на выходе операционного усилителя 8 с учетом формулы (1)

f;|dP

и, 5i.

И где S, d

Cg S/1Td AIT 4S(U

(3)

соответственно непроницаемая площадь поверхности одного плоского электрода и-расстояние между элек- тредами пары 6; К - постоянный коэффициент; С - емкость конденсатора внешней цепи.

Как видно из выраже ния (3) с оп- ределенной точностью исключено влияние изменения диэлектрической постоянной Н жидкости на параметр U на выходе операционного усилителя 8.

Переменное напряжение U после де тектирования, т.е. преобразования в постоянное напряжение U , поступает через пары электродов 7 на вход операционного усилителя 10.

На постоянном токе пара электродо 7 с жидкостью 1 проявляет чисто

Устройство для контроля жидких сред, содержащее заполненный анализируемой средой корпус, разделенный на две камеры пористой перегородкой с измерительными электродами, расположенными с обеих сторон, мембраны, установленные .на открытых концах корактивное сопротивление и поэтому сопротивление Кд участка жидкости, ограниченного плоскопараллельными электродами, зависит от удельной злектро- 35 пуса, и устройство для возбуждения проводности Д жидкости.колебания мембран, отличающеКоэффициент передачи операционного усилителя 10 выражается соотношением

U8.M)(1 Б I RO RoS

й 40

U i

RA

d/AS

е с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем устранения влияния электропроводности и диэлектрических свойств среды, в корпус введены две пары дополнительных плос- копараллельных электродов, одна из которы образует цепь обратной связи операционного усилителя, вход кото- g рого подключен к измерительным электродам, а выход через детектор и вторую пару дополнительных гшоскопарал- лельных электродов подключен к входу другого опера ционного усилителя.

к,

откуда с учетом выражения (3) определяем соотношение для выходного напряжения и 5(,| во внешней цепи

ц,,„ К2и; к,

Ki

и

где Kj - коэффициент преобразования (выпрям.пения) детектора-,

Kt - постоянный коэффициент;

RO - сопротивление цепи обратной связи усилителя lOj

RI - сопротивление анализируемой л

жидкости.

10

15 20

Из (5) следует , что вьгходной сигнал ЭКП не зависит от изменения электропроводности жидкости.

Устройство можно использовать для исследования структурных характеристик преобразующих капиллярно-пористых тел и двойного электрического слоя твердожидких систем путем измерения -потенциала, а также как индикатор для контроля чистоты жидкостей. Устройство позволяет повысить точг ность контроля жидких сред.

Формула изобретения

Устройство для контроля жидких сред, содержащее заполненный анализируемой средой корпус, разделенный на две камеры пористой перегородкой с измерительными электродами, расположенными с обеих сторон, мембраны, установленные .на открытых концах корпуса, и устройство для возбуждения колебания мембран, отличающе

40

е с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем устранения влияния электропроводности и диэлектрических свойств среды, в корпус введены две пары дополнительных плос- копараллельных электродов, одна из которы образует цепь обратной связи операционного усилителя, вход кото- g рого подключен к измерительным электродам, а выход через детектор и вторую пару дополнительных гшоскопарал- лельных электродов подключен к входу другого опера ционного усилителя.