Автоматический измеритель концентрации веществ Советский патент 1975 года по МПК G01N27/22 

1

Изобретение относится к области исследования матер-иалов с помощью электрических средств обнаружения и может быть использовано для непрерывного автоматического измерения, например, содержания асбеста в отходах.

Известный автоматический измеритель содержит генератор высокой частоты, связанный с тремя резонансными контурами, емкостной дифференциальный датчик, включенный в два соответственно расстроенных , колебательных контура, фазовый детектор и регистрирующий прибор.

С целью повышения точности измерения путем автоматической компенсации толщины слоя исследуемого -материала на результаты измерения в icoответственно расстроенные контуры измерительного устройства, кроме дифференциального емкостного датчика, включен дифференциальный индуктивный датчик, стабияизирующий рабочие точки контуров при изменении емкости датчика. Конструктивно эба датчика объединены в один индуктивноемкостный дифференциальный датчик.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2-:принцип компенсации изменения толщины исследуемого материала.

Автоматический измеритель концентрации компонентов состоит из генератора высокой частоты 1; резонансных контуров 2-4, катушек связи 5-7; высокочастотных трансформаторов 8, 9, детекторов 10, 11 и показывающего прибора. Контуры 2, 3 имеют совершенно аналогичную схему и выводы для подключения индуктивно-емкостного дифференциального датчика с индуктивной катушкой 12 IK электродам 13-15. Электроды 13, 14 и дифференциальная индуктивная катушка 12 укреплены на подвижной относительно электрода 15 диэлектричеокой пластине 16. Датчик .конструкТИВ1НО выполнен в виде одного узла и закрыт общим sKpaiHOM для устранения взаимной индукции с катушек 17 и 18.

Контур 4 имеет более высокую величину добротности, чем контуры 2 и 3 и предназначен для устранения дрейфа нулевой точки при изменении параметров схемы под действием колебаний тем1пературы, влажности и частоты.

Электрод выполнен в виде неподвижной металлической заземленной пластины. Электроды 13, 14 и индуктивный дифференциальный датчик с индуктивной катушкой 12 размещены над электродом 15 таким образом, что под действием собственного веса лежат на поверхности исследуемого материала.

При отсутствии материала между электродами датчика рабочие точки контуров 2, 3 находятся соответственно в точках А и Б, а ко;Нтур 4 имеет постоянную «астроЙ ку на резонансную частоту измерительного генератора

(фиг. 2). При этом токи контура 2, т. е. li, и контура 3, т. е. Iz, поступающие в первичную обмотку трансформатора 8, равны по величине и противоположны по направлению. Пр-и этих условиях стрелка прибора находится в .нулевом положении. Бсли между электродами датчика поместить иcпытыiвaeмый образец 19, то точки А « Б контуров 2, 3 переместятся соответственно в точки А и Б , ток в контуре 4 увеличится на A/i, ток в ко-нтуре 3 уменьшится на А/2. В результате стрелка амперметра покажет отклонение, соответствующее Д/1+ -f А/2. Следовательно, по этому сигналу можно определить и изменение емкости. Однако известно, что емкость двухпластинчатого параллельного конденсатора определяется выражением:

0,88бЕ5

Q

t.

где С - емкость конденсатора, пф;

Е - диэлектрическая проницаемость материала между обкладками конденсатора;

S -площадь пластин, - расстояние между обкладками конденсатора, мм.

Из формулы видно, что при постоянной площади пластин емкость конденсатора зависит от диэлектрической проницаемости исследуемого материала и от расстояния между пластинами, которое зависит от толщины исследуемого образца. Индуктивность датчика с индуктивной катушкой 12 зависит от того, на каком расстоянии от «его находится заземленная металлическая пластина 15. Индуктивность уменьшается п-ри уменьшении расстояния tji, а емкость датчика увеличивается. Но так как ра.бочая точка контура (или частота) определяется из выражения:

/раб -

2т. ALpC

где

L Lk(.L.)

Lk+(Lg ± Д1)

Ср-С,+ (С,±ДС),

то в предлагаемом устройстве уменьшение толщины исследуемого образца (предположим, что е образца не изменилась) вызывает уменьшение межэлектродного расстояния /х. что вызывает увеличение емкости датчика и

уменьшение его индуктивности. Увеличение же расстояния х вызывает увеличение индуктивности и уменьшение емкости. Подобрав параметры индуктивности и емкости датчика таким образом, чтобы рабочие точки А и Б

возвращались (благодаря изменению индуктивности) в точки А и Б, добиваются того, что изменение толщины спая исследуемого образца не вызывает погрещности измерения.

Предмет изобретения

Автоматический измеритель концентрации веществ, содержащий генератор высокой частоты, связанный с тремя резонансными контурами, емкостной дифференциальный датчик,

катушку индуктивности, фазовый детектор и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем автоматической -компенсации влияния толщины исследуемого вещества на результаты измерения, катушка индуктивности, сердечник которой жестко закреплен, расположена на одной из обкладок емкостного датчика и механически связана с ней, а емкостный дифференциальный датчик включен в контур параллельно с катушкой индуктивности, являющейся дополнительным датчиком.

.

с.

Сз J

б-г.