Изобретение относится к бесконтактным методам определения физико-химических свойств веществ и может найти широкое применение в промышлелной, а также лабораторной практике.
Известны способы индикации, заключаю|щиеся в том, что об отклонении диэлектрической проницаемости от заданного значения судят по изменению реактивной или полной .проводимости конденсаторной ячейки, содержащей исследуемое вещество. Однако существенное влияние на выходной сигнал оказывает .как величина активной проводимости вещества, так и диалазон ее возможного изменения. Корректирующие цепи, неизбел но присутствующие в устройствах, реализующих данный способ, усложняют их, что, как правило, делает его неприемлемым для упомянутых целей.
Предлагаемый способ индикации отклонения диэлектрической дроницаемости веществ от заданного значения свободен от этих недостатков. Для пояснения его реализации рассмотрим принципиальную измерительную схему резонансного преобразователя, содержащего емкостную бесконтактную ячейку (см. чертеж). Для лростоты ограничимся рассмотрением преобразователя с лараллельной измерительной схемой.
Здесь ГБУ генератор высокой частоты;
L - индуктивность колебательного
контура;
Сц - леременный конденсатор, необходимый для настройки Колебательного контура в резонанс леред началом измерений; г - эквивалентное сопротивление потерь в контуре при отключенной ячейке; Я - электрическая схема замещения
измерительной ячейки; Ci и С2 - емкости, обусловленные диэлектрическими свойствами стенок ячейки и раствора соответственно;
Z;-сопротивление/ связи, -включая внутреннее сопротивление генератора ГВЧ. Величина Z обеспечивает постоянство амплитуды притекающего к контуру тока (/ const).
Полная проводимость эквивалентной схемы бесконта;ктной С-ячейки состоит из действительной GP и мнимой Sp
комлонент + /5р.(1)
Каждая из которых объясняется следующими выражениями D y.Ci + CiCg (Ci + Cg) P у2 + „3 (Ci + Ca) частота .налряжения генегде (О - круговая ратора; Х - -электропроводность вещества. Активная составляющая проводимости ячейки Gp /(ffi) представляет собой кривую с максимумом. Экстремум имеет место при электролроводности, зависящей от параметров высокочастотного устройства X.«.-(Ci + CJ.(4) Подстановка (4) в (2) дает экстремальное значение а ктивной проводимости ячейки: Gmax D 2(Ci + C) Для полной проводимости, представленной на изамерительной схеме, можно записать + g + j(B, + C,- /-2+ ю2/.2 активная где Я -эквивалентная г2 -1- 0)2/,а проводимость контура при отключенной ячейке. Г-л2о С: .f,2 со2 (Сз. -f С2)2
Для реализации предложенного способа заполним ячейку при настройке .контура в резонанс раствором с электропроводностью, соответствующей экстремуму на статической характеристике (ae), т. е.
7,, a)(Ci+C,).(11)
После подстановки (11) в (10) и проведения соответствующих алгебраических преобразований для модуля проводимости получим
+ Gp.g + (12)
Из (12) следует, что если измерительная ячейка включена в контур, эквивалентная активная проводимость которого много меньше G, то выходной сигнал прео бразователя функционально связан с емкостью С, обусловленной диэлектрической проницаемостью исследуемого вещества е , и не зависит от его активной проводимости ге. Действительно, при уравнение (12) примет вид:
0)Cf
V 1 / пах
Y Gp 2(С,+ С)
Однако из (13) не следует, что в этом случае возможно производить измерения е при инвариантности выходного сигнала к электропроводности вещества эе. При выводе выра}кения (12) емкости Cg, входящие в Вр и .SP , отождествлялись. При изменении Са в процессе измерения это тождество нарушает.
ся, и при этом, начинает сказываться изменение электропроводности вещества. Таким образом, при изменении Cg инвариантность выходного сигнала к электропроводности нарушается и, следовательно, по изменению выходного сигнала мы можем судить лишь об отклонении диэлектрической проницаемости вещества е от заданного значения.
Предмет изобретения
1. Способ индикации отклонения диэлектрической проницаемости веществ от заданного значения с использованием ем;костной бесконтактной ячейки, включенной в измерительную (например, контурную) схему, питаемую источником радиочастотных Колебаний, и схемы регистрации полной проводимости со вторичным прибором, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния на результаты измерения активной проводимости вещества в широком диапазоне изменения последней,
ячейку включают в колебательный контур, проводимость которого при резонансе много
(13) меньше активной проводимости ячейки, заполненной раствором с номинальным значением диэлектрической проницаемости и электропроводностью Я(,(С1-|-С2), где Ci - емкость стенок ячейки; €2 - емкость раствора, заполняют ее ири настройке контура в резонанс раствором с упомянутыми диэлектрическими свойствами, а об отклонении диэлектриЕмкость .переменного конденсатораСд в процессе измерения фиксирована и изусловия резонанса колебательного контура 5р + С„ 0(7) Г2 + 0) очевидна ее зависимость от электропроводности раствора se, находящегося в ячейке при настройке контура в резонанс перед началом измерений, поскольку Вр функционально связана с as зависимостью (3). Выражая ыС„ из (7) и подставляя его значение в (6), для полной проводимости схемы получим , + g + (B,B:)(8) где Вр - реактивная проводимость ячейки, заполненной раствором с электропроводностью ж,. Выходной сигнал преобразователя лри условии, что / const, функционально связан только с модулем полной проводимости контура с ячейкой Yi y(G, + gY + (B,-B;Y Раскрывая ОрИ Вр согласно их значениям в формулах (2) и (3), получим ,(С, + С,) ,,2 с, + С,С,(С, + С,) х2 -f (Ci + Сг)2J + C2)2
судят ,no изменению величины полной проводимости.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения погрешностей, связанных с точностью приготовления эталонного раствора, при настройке контура в резонанс вместо ячейки к нему подключают электрический эквивалент ячейки, залолненной раствором с номинальным значением диэлектрической проницаемости и электропроводностью / тпл--
CO{Ci+C2).
Zi
ЛЗУ
2 const
IL. I
с,
4
с.
(/
Оыж
