Устройство для измерения потенциала массопереноса материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к устройствам, обеспечивающим измерение и контроль влажностных характеристик материалов.

Известно устройство для измерения потенциала массопереноса материалов, содержащее два электрода, установленных в электролите.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик для измерения массопереноса материалов, содержащий два электрода, подключенные к источнику тока, измеритель тока и эталонный материал из фильтровальной бумаги, размещенный между электродами.

Недостатком известного датчика является низкая точность измерения влажностных характеристик исследуемого материала

ввиду того, что при определенном значении потенциала массопереноса величина переменного тока достигает максимума, а при дальнейшем изменении потенциала массопереноса исследуемого материала указанная величина переменного тока остается постоянной, т.е. происходит запирание датчика.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Устройство для измерения потенциала массопереноса материалов, содержащее два электрода, подключенные к источнику тока, измеритель тока и эталон и ый материал из фильтровальной бумаги, размещенный между электродами, снабжено дополнительным электродом, -установленным в эталонном материале между двумя электродами на

Ь

К V

с

к:

равном расстоянии от каждого и подключенным к измерителю тока.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения потенциала массопереноса материалов, вид спереди; на фиг. 2 -- эквива- лентная электрическая схема устройства.

Устройство для измерения потенциала массопереноса материалов содержит два электрода 1, предназначенных для создания постоянного электрического поля и под- ключенных к источнику 2 постоянного тока, эталонный материал 3 из фильтровальной бумаги, размещенный между электродами 1. При этом потенциал массопереноса эталонного материала 3 в состоянии термоди- намического равновесия равен потенциалу массопереноса исследуемого материала. Фильтровальная бумага обладает постоянными структурно-влажностными характеристиками и обеспечивает безынерционность устройства за счет быстрого установления термодинамического равновесия.

В эталонном материале 3 между электродами 1 на равном расстоянии от каждого установлен дополнительный электрод 4, ко- торый подключен к измерителю 5 тока, В качестве измерителя 5 тока использован, например, автоматический прибор следящего уравновешивания - потенциометр КСП-4, Целостность конструкции устройст- ва обеспечивается бандажными кольцами 6 из хлопчатобумажной нити. Подключение электродов 1 и 4 соответственно к источнику 2 тока и измерителю 5 тока осуществляется с помощью гибких медных проводов 7, припаянных к концам электродов 1 и 4, Электроды 1 и 4 выполнены в виде пластин, например, из меди, серебра.

Датчик с пластинчатыми электродами 1 и 4 представляет собой эквивалентную электрическую модель (фиг. 2). Электроды 1 образуют емкость Отсоединенную с источником 2 постоянного тока (Ei). Эталонный материал 3 образует переменные емкости С2 и Сз соединенные последовательно меж- ду собой, и последовательно соединенные переменные активные сопротивления RI и R2 Дополнительный электрод 4 установлен между двумя электродами 1 на равном от них расстоянии, т.е. в средней точке между переменными емкостями Са и Сз. Такое расстояние между электродами 1 и 4 обеспечивает электрическое равновесие плеч RiCi и R2C2, а также равенство Ri/Сг Ra/Сз, что позволяет получить экспоненциальную за- висимость между током заряда конденсато- ротов Са и Сз потенциалом массопереноса исследуемого материала, т.е. обеспечивается возможность снятия дополнительным электродом 4 характеристики тока заряда

конденсаторов, создаваемого эталонным материалом 3. Это ведет к повышению точности и непрерывности измерений.

Устройство для измерения потенциала массопереноса материалов работает следующим образом.

Предварительно оттарированное устройство помещают в исследуемый влажный материал. Электроды 1 подключают с помощью подводящих проводов 7 к стабилизированному источнику 2 постоянного тока (Ei), а дополнительный электрод 4 - к измерителю 5 тока. Эталонный материал 3, размещенный между электродами 1 и 4, увлажняется и наступает термодинамическое равновесие устройства и исследуемого материала, при котором потенциалы массопереноса устройства и материала равны.

Подключенные к источнику 2 постоянного тока (Еч) электроды 1 создают постоянную емкость CL При этом напряжение источника 2 постоянного тока выбирают в пределах 0,1-0,3 В, так как эталонный материал 3 находится между электродами 1, то последние выполняют роль электрического фильтра, позволяющего устранить влияние рН жидкой фазы исследуемого материала. Увлажненный эталонный материал 3 создает конденсаторы переменной емкости С2 и Сз, которые заряжаются от источника 2 постоянного тока (Ei). Увлажнение эталонного материала 3 приводит к созданию активных переменных сопротивлений RI и R2, через которые происходит разряд конденсаторов С2 и Сз. Ток заряда конденсаторов Cz и Сз связанный экспоненциальной зависимостью с величиной потенциала массопереноса, фиксируется дополнительным электродом 4 и передается на подключенный к электроду 4 измеритель 5 тока, например КСП-4.

Тарировка устройства осуществляется следующим образом.

Устройство помещают в среду с известным потенциалом массопереноса. После установления термодинамического равновесия фиксируют с помощью дополнительного электрода 4, помещенного в эталонный материал 3, ток заряда конденсаторов Са и Сз, соответствующий величине потенциала массопереноса среды.

Для сравнения предлагаемого и известного устройств проводят лабораторные испытания. В устройстве для измерения потенциала массопереноса материалов использованы дополнительный пластинчатый электрод с площадью, равной 100 мм2, два крайних пластинчатых электрода, площадь каждого из которых равна 100мм2. При этом в качестве эталонного материала взята фильтровальная бумага Me 1, а в качестве

измерителя тока КСП-4. Исследованию подвергается строительный гипс и цемент.

Контрольные измерения исследуемых материалов проводят базовым датчиком - весовая модификация массопотенциэлометра. Исследуемый материал помещают в стандартные формы, куда сразу после затворения водой устанавливали предлагаемое устройство и производят им непрерывные измерения потенциала массопереноса исследуемых материалов.

Результаты исследований приведены в таблице.

Результаты исследований показали, что устройство позволяет повысить точность

0

5

измерения потенциала массопереноса материалов на 70-160% за счет расширения диапазона измерения.

Формула изобретения Устройство для измерения потенциала массопереноса материалов, содержащее два электрода, подключенные к источнику тока, измеритель тока и эталонный материал из фильтровальной бумаги, размещенный между электродами, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительным электродом, установленным между двумя электродами на равном расстоянии от каждого и подключенным к измерителю тока.

Использование: аналитическое приборостроение, промышленность строительных материалов. Сущность изобретения: устройство содержит два электрода, подключенных к источнику постоянного тока. Между электродами размещен эталонный материал из фильтровальной бумаги. В эталонном материале между электродами на равном расстоянии от каждого установлен дополнительный электрод, подключенный к измерителю тока. Все электроды выполнены в виде пластин, например, из меди или серебра: 2 ил. Ё

f

Фиг. 1

Составитель А.Захаров Техред М.Моргентал

Я. 2 Корректор Т.Вашкович

Редактор И.Шулла

Заказ 2280ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

LLJ

--я-J

Я. 2 Корректор Т.Вашкович