ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРОТОЧНЫХ РАСТВОРОВ Советский патент 1971 года по МПК G01N27/00 

Изобретение относится к области химического машииостроения и приборостроения.

Известны высокочастотные устройства для измерения концентрации проточных растворов, содержащие датчики и блок управления.

Предлагаемое устройство отличается тем, что колебательный контур при необходимости осуществления резонанса в цени связан с варикапом, включенным параллельно катушке индуктивности и измерительной ячейке, и иомещен в отдельный блок. Это позволяет осуществлять дистанционные измерения. Детектор сигнала может быть связан с детектором опорного напряжения, снимаемого с контура высокочастотного генератора.

Па чертеже нредставлена принципиальная схема ирибора.

При конструировании высокочастотного устройства для рещения конкретных аналитических задач должны учитываться соответствующие требования к точности и чувствительности измерений, днаназон измеряемых концентраций и условия эксплуатации датчика (взрывоонасность, агрессивность среды н т. д.).

Высокочастотное устройство имеет блок питания, автогенератор синусоидального напряжения, рабочий коитур с датчиком (ячейкой) и измерительную схему. Последняя представляет собой комбинацию вольтметра с соответствующей коммутацией для настройки и последующей подготовки прибора для измерений электропроводности, диэлектрической нроницаемости или их суммарной величины. Блок питания на основе вынрямителей с двойной стабилизацией напряжения (с номощью феррорезоиансного стабилизатора и кремниевых стабилитронов) выдает на схему напряжения -20 в для питания генератора

и Ч-70 в для управления варикапом (при иастройке рабочего контура иа резонаис) и 5 в

неременного напряжения для питания инднKaTOpHoii ламночкн.

Автогенератор синусоидального напряжеПИЯ предназначен для подачи высокочасготных колебаний посредством коакс 1альпого кабеля на рабочий контур, в цепь которого включен датчик. Ои собран по двухтактно схеме с положительной обратной св.чзью на

гюлупроводншсовых триодах HI и Яо. Для стабилизации частоты в цепи обратной связн включены кварцевые резонаторы /. н . С целью повышения стабильности работы генератора устанавливают частоту гег.ерируемого

сигнала в отсутстви кварцев больше :о:линальной частоты иа 300-500 . Соиротивление R-, включенное в цепь эмиттетов триодов Я1 и Ilz, создает отрицательную обратную связь н тем самым уменьшает иел;н1ейные исжит для температурной стаоилизации раоочеи точки. Частота автогенератора определяется собственной частотой кварцевых резонаторов и в пашем случасравна 5 мгц.

Величина опорного напряжения и напряжения на детекторе рабочего контура, настроенного в резонанс приблизительно одинакова и равна 6 в.

Рабочий коитур представляет собой частотно-избирательную день с электронной пастройкой, основаппой на использовании барьерной емкости варикапа, зависящей от приложеппого к нему опорпого напряжения.

Для дистаиционной подачи управляющего папрян-сения ка варикап используется коаксиальпый кабель, соединяющий выходную обмотку генератора с рабочим контуром.

В зависимости от настройки рабочего контура па резонанс при включенной ячейке с исходным раствором управляющее напряжение изменяется от 45 до 60 в. При больших значениях упрамяющего напряжения и указанном диапазоне его изменения достигается: плавная настройка рабочего контура, темнературпая стабильность (ТКЕ) варикапа, достаточный коэффициент перекрытия ио электрическим параметрам исходных растворов, максимально возможная чувствительность измерений. Это обусловлено высокой крутизной левого спада резонансной кривой рабочего контура в результате небольшого сдвига квазирезопапеной частоты. Для повышения добротности рабочего контура применено его неполное включение как в день выходной обмотки генератора, так и в цепь детектора. С этой же целью оптпмально подбирается конденсатор связи Сб. Продетектированное наиряжение высокой частоты сиимается с потенциометра Rg и подается в цеиь вольтметра. Потенциометр 9 является нагрузкой детектора DZ и частью нагрузки детектора Dj. Одновременно Rg и спаренный с ним потенциометр Ri служат для установки нуля вольтметра. Такое построение измерительной схемы уменьшает шунтирование рабочего контура и тем самым повышает его добротность. Потенциометр Rg, предназначен для подачи сигнала на самонисец. Для расширения пределов измерения вольтметра служит переключатель, с помощью которого изменяются добавочные сопротивления У 1з-Ris. Высокочастотное напряжение с выходной обмотки генератора посредством коаксиального кабеля длиной свыше 100 Л1 подается на рабочий контур и одновременно используется после детектирования для получения опорного напряжения. Такой метод получения опорного напряжения повышает стабильность работы устройства и делает возможным измерения на более чувствительных пределах вольтметра. Малое выходное сопротивление генератора и неполное включение в его цепь рабочего контура позволяет осуществлять измерения с коаксиальным кабелем значительной длины (свыше ста метров), что и решает нроблему дистанционного контроля расгзоров. Рабочий контур с датчиком смонтирован в отдельном небольшом кожухе. Остальные блоки выполиены в виде отдельного прибора настольного типа. Все ручки управления и измерительная головка расположепы па передпей папелн. Гнезда для включения самописца и шпур сетевого питания выведены на заднюю стенку шасси. Ячейка заполняется исходным раствором с пзвестиой концентрацией вещества. После электрического соединения двух частей прибора включается вилка шнура в сеть 220 о. Тумблер TI устанавливают в положешю «включения, при этом должна загореться индикаторная лампочка. Тумблер TZ устанавливается в положение «настройка (нилснее положение) и ручкой «настройка (потенциометр ) производят настройку рабочего контура на резопайс по максимуму отклонения стрелки вольтметра. Затем тумблер TZ переводят в верхнее положение «работа и ручкой «установка нуля (потенциометр Rg) устанавливают нуль вольтметра. После проделанных операций производят измерение концентрации растворов, пользуясь калибровочным графиком.

В качестве примера приведен калибровочный график, снятый на макете высокочастотного устройства для водных растворов HCI в интервале концентрации 10 -5-10 . Осиовиые техппческие данные высокочастотного устройства Питание прибора от сети

напряжеиие220 в (+ 10%--307о)

частота50 гц

Потребляемая мощ- 16 ватт

ность от сети Частота автогенерато- 5 мги,

ра

Амплитуда автогенера- 8 в тора на нагрузке в 75 ом Дрейф после часовой 1 %

работы

Диапазон измеряемых концентраций по ПС1 (для данного датчика)

Предлагаемое высокочастотное устройство при условии оформления его в виде установки промышлеппого типа может найти разнообразные нрименения для дистанционного автоматического контроля проточных сред в химической и других отраслях иромыщленности. Сюда относятся бинерные системы - водные растворы кислот, солей оснований, смеси двух растворителей с различной величиной диэлектрической ироницаемости, раствора электролитов в органическом растворителе и т. д. Такое устройство при надлежащем оформлении погрузочного датчика и вводе элементов термокомпенсации в его схему может быть использовано для контроля за ходом реакции, нанример, в процессе оргаиического синтеза. При использовании электронных самописцев изодромного или пропорционального типа промышленные образцы описанного выше высокочастотного устройства могут быть применены для автоматического регулирования состава растворов и дистанционного управления технологических процессов.

Предмет изобретения

1. Высокочастотное устройство для измерения концентраций проточных растворов, содержащее датчик и блок управления, отличающееся тем, что, с целью осуществления дистанционных измерений, колебательный контур при необходимости осуществления резонанса в цепи связан с варикапом, включенным параллельно катушке индуктивности и измерительной ячейке, и помещен в отдельный блок. 2. Высокочастотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что детектор сигнала связан с детектором опорного напряжения, снимаемого с контура высокочастотного генератора.

:. ,, , i .t /; .i.L J, 1