Спооб измерения химического потенциала воды Советский патент 1975 года по МПК G01N25/62 

1

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при исследовании водно-физических свойств почв, пористых материалов, в биофизике, физической химии, физиологии растений, пищевой промышленности и т. д.

Известен психрометрический способ определения химического потенциала Ф с помощью термоэлектрического психрометра па эффекте Пельтье, основанный также па измерении равновесной относительной влажности Е пад исследуемым объектом и числении Ф по соотноRT

шению Ф - In Е, где R - универсальная М

газовая постоянная; М - молекулярный вес.

Способ основан на использовании миниатюрной дифференциальной термопары, один из спаев которой при пропускании постоянного тока охлаждается за счет эффекта Пельтье и превращается в смоченный термометр, скорость испарения с которого и возникающая термо-э.д.с. пропорциональны и Ф.

Предлагаемое изобретение относится к способам измерения химического потенциала воды с помощью термопарного психрометра па эффекте Пельтье.

Для измерения и Ф используют величину термо-э.д.с., т. е. амплитуду А сигнала психрометра, путем калибровки над растворами с известными Е и Ф ее приводят в соответствие с величиной Ф в исследуемой среде, в атмосфере которой проводят измерение.

Однако вследствие ряда причин, главной из которых является уменьщение количества конденсата с уменьшением Ф, связь между амплитудой А сигнала и Ф является неоднозначной и имеет вид, показанный на фиг. 1. Неоднозначное, требует записи сигнала, который в областях правее и левее максимума кривой

фиг. 2 имеет разную форму (кривые 1-3 и 4-5 фиг. 1) и последующей визуальной расщифровки его, что создает большие трудности для автоматизации метода измерений.

Другая особенность современного способа использования термопарного психрометра для измерения Ф - сильная температурная зависимость амплитуды его сигнала. При данном значении Ф величина А существенно возрастает с температурой. Так температурная зависимость термопарного влагопотендиометра Пельтье, типичная для приборов этого типа, характеризуется соотношением С 0,1033+ +0,0133 Т (мкв бар-град-).

Поэтому приходится, во-первых, снимать калибровочные кривые при нескольких температурах, что увеличивает затраты времени, вовторых, измерять и учитывать температуру исследуемого объекта, в-третьих, это серьезно

затрудняет автоматизацию измерений.

Предлагаемый способ позволяет устранить эти трудности.

Длительность импульса термопарного психрометра, в отличие от амплитуды, связана с величиной Ф зависимостью, лишенной экстремума. Таким образом, если судить о величине Ф по длительности импульса, исключается возможность принять сигнал о низком значении Ф за сигнал о высоком его значении.

На фиг. 3 показана связь между длительностью импульса Д психрометра и химическим потенциалом воды Ф. В данном случае длительность выражена через полуширину, т. е. через длительность на уровне нолуамплитуды.

Однозначность этой связи во всей области применения термопарного психрометра на эффекте Пельтье (до -10000 дж/кг) исключает необходимость визуальной интерпретации сигнала и облегчает автоматизацию измерений.

В отличие от функции потенциал-амплитуда, функция потенциал-длительность практически не зависит от температуры. Это исключает необходимость калибровок прибора при разных температурах и упрощает автоматизацию измерений.

Таким образом, определение Ф с помощью термоцарного психрометра Пельтье на основании заранее установленной связи между величиной химического потенциала воды Ф и длительностью импульса психрометра обладает существенными преимуществами по сравнению с использованием связи между потенциалом и амплитудой (термо-э.д.с.).

Пример осуществления способа. В измерительной цепи термоэлектрического психрометра Пельтье находятся: усилитель постоянного тока, измерительный прибор и самопишущий потенциометр ЭПП-09. На шкале последнего установлена контактная группа, устроенная таким образом, что при ходе каретки самописца вправо (передний фронт импульса прибора) замыкается одна группа контактов,

запуская электрический хронометр типа Ф-599. При обратном движении каретки и возврате ее в первоначальное положение (задний фронт импульса прибора) замыкается вторая группа контактов, останавливая хронометр,

который при этом указывает длительность импульса. Проводят измерения над растворами, имеющими известные величины Ф, и строят, кривую - потенциал-длительность. Затем измеряют длительность импульса над исследуемой средой и с помощью калибровочной кривой находят Ф.

Предмет изобретения

Способ измерения химического потенциала воды в исследуемом веществе, основанный на измерении термо-э.д.с. с помощью термоэлектрического микропсихрометра на эффекте Пельтье, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности измерений, измеряют длительность импульса термо-э.д.с. термоэлектрического микропсихрометра, по которой рассчитывают химический потенциал воды.