Способ определения температуры водных растворов солей Советский патент 1991 года по МПК G01K7/26 

(Л

С

Изобретение относится к технике измерения температуры водных растворов солей и позволяет повысить точность измерения температуры. Способ осуществляют следующим образом. Снимают зависимости падения напряжения на электродах, помещенных в раствор с известной соленостью, т.е. опорную зависимость U (t), при двух или более частотах питающего тока в диапазоне частот 10-Ю3 Гц, измеряют падение напряжения на тех же электродах, помещенных в контролируемый раствор: Ui на частоте fi и U2 на частоте fa. По опорным зависимостям U ty (t) и U ifo (t) определяют температуры ti и ta, соответствующие напряжениям Ui и U2. и по формуле определяют искомую температуру tx. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения температуры водных растворов солей и может бытьмспользовано для прецизионных измерений температуры в морской воде.

Целью изобретения является повышение точности определения температуры водных растворов солей за счет исключения влияния измерений солености раствора.

На фиг. 1 а и 1 б приведены графики зависимости падения напряжения на электродах, помещенных в водные растворы солей, от частоты электрического тока, протекающего по ним, при различных значениях температуры, а также от температуры при различных значениях частоты. На фиг. 2 а приведена блок структурная схема устройства реализующая предлагаемый способ, где 1 - электроды; 2 - контролируемый раствор; 3 - генератор звуковой частоты; 4 - вольтметр. На фиг. 2 б приведен пример графического определения температуры.

Предлагаемый способ основан на использовании нелинейной зависимости комплексной проводимости водных растворов солей от температуры и частоты в релаксационной области процесса образования мигрирующих под действием переменного электрического поля ионов. Области релаксации принадлежит диапазон частот 10-Ю3 Гц, что обусловливает частотный диапазон применения способа. Нелинейность зависимости U ip(t, f) дает возможность поставить в соответствие каждому значению U (пропорциональному электропроводности) множество значений температур и частот.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

о ю

ON Ю

е

Электроды 1 помещают в водный раствор 2 какой-либо известной соли (опорный раствор), подключают электроды 1 к выходу генератора 3. Падение напряжения на электродах 1 контролируют вольтметром 4. Снимают температурные зависимости (та- рировочные кривые) падения напряжения U на электродах 1 в диапазоне исследуемых температур при двух или более значениях частот f, которые устанавливают с помощью генератора 3 в диапазоне частот 10-Ю3 Гц.

Помещают электроды 1 в контролируемый раствор, температуру которого следует определить. Измеряют падение напряжения Ui на электродах при частоте f fi. По полученной тарировочной зависимости U t/Ht) определяют значение температуры ti опорной среды, соответствующее падению напряжения на электродах U Ui, помещенных в названную среду, при частоте f fi. С помощью генератора 3 меняют частоту питания электродов 1, помещенных в исследуемую среду 2, до значения частоты, равного fa. Вольтметром 4 измеряют падение напряжения U2. Определяют значение t2 по зависимости U tp (t) для опорного раствора 2 при U Ua и частоте f fa.

Искомую температуру tx определяют по формуле

tx ti +

Ul(t2-tj) Ui-U2

Пример вычисления и графического определения искомой температуры tx контролируемого раствора.

Измеряют падение напряжения на электродах помещенных в контролируемую среду (морская вода). Ui 90 мВ при частоте питающего тока fi 100 Гц.

В данном примере приведенному выше условию удовлетворяют тэрировочные кривые, снятые для морской воды соленостью 0,5% на частотах 100 и 500 Гц (фиг. 2 б).

Действительно, U ip(Q) 97 мВ Uiooru 90 мВ, a U (30) 35мВ Usoorir 62 мВ.

15

tx 2,5, 2500

соответствующее напряжению Ui для контролируемой среды при ti; находят положение точки 6, соответствующее напряжению Da для контролируемой среды при t2 (на кривой, снятой для fa). Через точки 5 и 6

проводят прямую до пересечения с осью абсцисс (точка 7). Температура, соответствующая точке 7, и есть искомая температура. Для проверки восстанавливают перпендикуляр из точки 7 до пересечения с кривыми U f) (t), снятыми для морской воды соленостью 0,25% при fi 100 Гц и fa 500 Гц, которая в данном примере была использована в качестве неизвестной контролируемой среды. Напряжения в точках

пересечения 8 и 9 равны 62 и 90 мВ соответственно.

В данном способе время измерения определяется частотным диапазоном 10-Ю3 Гц, определяемым областью релаксации. Из

фиг. 1 а видно, что область нелинейной зависимости ограничена сверху частотами 2-3 103 Гц, что соответствует времени 0.5- Ot3 с. Нижняя граничная частота fH 10 Гц соответствует времени 0,1 с.

Формула изобретения

Способ определения температуры водных растворов солей, заключающийся в том, что измеряют падение напряжения на электродах, размещенных в растворе и подклюценных к источнику тока, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности определения температуры за счет исключения влиянияи изменений солености раствора, предварительно снимают зависимости

падения напряжения на электродах, помещенных в раствор соли с фиксированной соленостью, от температуры по крайней мере при двух частотах питающего тока в диапазоне 10-Ю3 Гц, измеряют падение

напряжения Ui на частоте питающего тока fl и падение напряжения U2 на частоте f2, по тарировочной зависимости U fa (t), снятой при f fi, определяют значение температуры ц, соответствующее U Ui, по тарировочной зависимости U (t), снятой при f f2, определяют значение t2, соответствующее U U2, и определяют температуру раствора tx по формуле

tx Ц +

Ui(tz-ti) Ui-U2

100,00

50,00

0

при этом для раствора соли с фиксированной соленостью выполняются следующие условия: значение U (:Мин) больше или равно измеренному падению напряжения U для контролируемой среды, соответствующему меньшей из частот fi и f2, и значение функции U V(twaKc) меньше или равно измеренному падению напряжения Ui, соответствующему большей из частот fi и f2, где Т.МИН и 1макс - минимальная и максимальная температуры исследуемого диапазона.

№5%

UZ5%

15,°С

0.25%

30°С

6,f5% O C 16,15%

ЗО С

то

фиг fa

М

4 Мб

100,00

щоо

даЯ7

Яи.Ј,г

а/ т