Электронно-парамагнитный анализатор состава Советский патент 1979 года по МПК G01N27/78 

(54) ЭЛЕКТРОННО-ПАРАМАГНИТНЫЙ АНАЛИЗАТОР

СОСТАВА

1

Изобретение относится к приборам, предназначенным для автоматического непрерывного анализа состава веществ, а именно к устройствам для определения концентрации парамагнитных частиц (КПЧ) в веществах методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Известны устройства для определения КПЧ в веществах методом ЭПР 1 и 2, содержащие высокочастотный (ВЧ) модулятор поляризующего магнитного поля в анализируемом образце, сверхвысокочастотный (СВЧ) тракт, усилительно-преобразовательноеустройство, синхронный высокочастотный, детектор, причем, во втором из этих устройств 2 для исключения влияния нестабильности нулевой линии синхронного высокочастотного (ВЧ) детектора введены низкочастотный (НЧ) модулятор и сложная электромеханическая система периодического действия с программным управлением. Эта система имеет низкую надежность и не позволяет производить непрерывное измерение концентрации.

Наиболее близким техническим рещением является электронно-парамагнитный

анализатор состава 3, содержащий ВЧ- модулятор поляризующего магнитного поля в анализируемом образце, СВЧ - тракт, усилительно-преобразовательное ВЧ - устройство, устройство обратной связи, соединенное с выходом ВЧ - модулятора, модулирующее устройство, например, НЧ - модулятор фазы колебаний ВЧ - модулятора, с модуляционным входом, подключенным к НЧ - источнику опорного напряжения.

Однако данный анализатор состава не обладает достаточной стабильностью результатов из.мерений и надежностью.

Целью изобретения является увеличение стабильности результатов измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в электронно-парамагнитный анализатор состава введены НЧ усилитель и двухфазный асинхронный двигатель, причем вход НЧ - усилителя соединен с выходом усилительно-преобразовательного ВЧ - устройства, одна обмотка двухфазного двигателя подключена к выходу НЧ - усилителя, другая обмотка - к НЧ - источнику опорного напряжения, а ось двигателя связана с устройством обратной связи. На чертеже представлена блок-схема электронно-парамагнитного анализатора состава. Электронно-парамагнитный анализатор состава содержит поляризующий магнит 1, ВЧ -модулятор 2 поляризующего магнитного ноля в анализируемом образце 3, СВЧтракт 4, усилительно-преобразовательное ВЧ - устройство 5, НЧ - усилитель 6, двухфазный асинхронный двигатель 7, устройство 8 обратной связи, модулирующее устройство 9 с модуляционным входом, подключенным к источнику 10 опорного напряжения. Модулирующее устройство 9 представляе собой НЧ - модулятор фазы колебаний ВЧ - модулятора. СВЧ - тракт 4 анализатора выполнен по проходной схеме радиоспектрометра прямого усиления и содержит СВЧ - генератор 11, рабочий СВЧ - резонатор 12, СВЧ - детектор 13, а для создания компенсирующего сигнала электронным методом имеет, кроме того, отражательный СВЧ -модулятор 14, подключенный к СВЧ - резонатору 12. СВЧ - резонатор 12, в котором расположен образец 3, помещен в поляризующее поле магнита 1. К выходу СВЧ - детектора 13 подаепючено усилительно-преобразовательное ВЧ - устройство 5, содержащее ВЧ--усилитель 15, нагруженный на синхронный ВЧ-детектор 16. На выходе ВЧ-детектора 16 включен НЧ- усилитель.6. Одна обмотка двигателя 7 подсоединена к выходу НЧ - усилителя 6, другая - к НЧ - источнику 10 опорного напряжения. Ось двигателя 7 соединена с управляющей осью устройства 17 с регулируемым коэффициентом передачи (например с осью потенциометра), входящего в состав устройства 8 обратной связи. Вход устройства 17 подключен к ВЧ - модулятору 2, а выход - к модуляционному входу СВЧ - модулятора 14. Анализатор работает следующим образом. Генератор 11 возбуждает в резонаторе 12 электромагнитное СВЧ - поле, в пучность магнитной составляющей которого помещен анализируемый образец 3. При значении напряженности поляризующего поля магнита 1, соответствующем линии спектра ЭПР, в образце 3 возникает поглощение СБЧ - энергии. Это приводит к уменьщению добротности резонатора 12 и изменению мощности, поступающей на детектор 13. Напряженность поляризующего магнитного поля в объеме образца 3 модулируется с помощью ВЧ - модулятора 2 по синусоидальному закону с амплитудой, много меньщей щирины линии спектра ЭПР - поглощения. Причем, благодаря модулирующему устройству 9, колебания ВЧ - модулятора 2 оказываются, в свою очередь, промодулированными по фазе НЧ - колебаниями, которые создает НЧ источник 10 опорного напряжения. При этом, на выходе СВЧ - детектора 13 выделяется сигнал, пропорциональный первой производной линии ЭПР - поглощения образца 3 (сигнал ЭПР) и имеющий вид ВЧ - колебаний с НЧ - модуляцией по фазе. Часть СВЧ - энергии из резонатора 12 поступает в отражательный СВЧ - модулятор 14. Отраженная от модулятора 14 электромагнитная волна оказывается промодулированной по амплитуде сигналом, поступающим с ВЧ - модулятора 2 через устройство 17 с регулируемым коэффициентом передачи. В результате, на выходе детектора 13 выделяется компенсирующий сигнал, имеющий такую же структуру, что и сигнал ЭПР. Разность этих сигналов усиливается ВЧ - усилителем 15 и детектируется ВЧ - детектором 16. Полученный на выходе детектора 16 НЧ - сигнал поступает через усилитель 6 на одну из обмоток двухфазного двигателя 7. На другую обмотку двигателя 7 поступает опорное напряжение с НЧ - иcтoчниJsa 10. Ось двигателя 7 вращается и измйяет коэффициент передачи устройства 37 до тех пор, пока компенсирующий сигнал не станет равным по величине сигналу;ЭПР от образца 3, а разностный сигнал на выходе СВЧ - детектора 13 не уменьшится до . В результате, угол поворота оси двигателя 7, пропорциональный сигналу ЭПР от анализируемого образца 3, соответствует количеству парамагнитных частиц в этом образце. Использование изобретения позволит полностью исключить из анализатора все цепи, которые передают информацию с помощью сигнала постоянного тока и которыевсегда имеют в той или иной степени дрейф нулевой линии. Вследствие этого, а также благодаря использованию двухфазного асинхронного двигателя (в результате чего автоматическая следящая система регулирования величины компенсирующего сигнала станет астатической), окажется возможным устранить все основные причины появления статических ощибок следящей системы. Это существенно увеличит стабильность результатов измерений, особенно при использовании анализатора состава для автоматизации технологических процессов, поскольку в больщинстве промыщленных процессов, протекающих в жидких средах, скорости изменения концентраций настолько малы, что динамическими ощибками следящей системы можно пренебречь по сравнению со статическими. Помимо этого, отсутствие электромеханического переключателя, имеющего относительно малое время наработки на отказ, повысит надежность анализатора.

Формула изобретения

Электронно-парамагнитный анализатор состава, содержащий высокочастотный модулятор поляризующего магнитного гголя.в анализируемом образце, сверхвысокочастотный тракт, усилительно-преобразовательное высокочастотное устройство, устройство обратной связи, соединенное с выходом высокочастотного модулятора, модулирующее устройство, например, низкочастотный модулятор фазы колебаний высокочастотного модулятора, с модуляционным входом, подключенным к низкочастотному источнику опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности результатов измерений, в него введены низкочастотный усилитель и двухфазный асинхронньЕЙ двигатель, причем вход низкочастотного усилителя соединен с выходом усилительно-преобразовательного высокочастотного устройства, одна обмотка двухфазного двигателя подключена к выходу низкочастотного усилителя, другая обмотка - к низкочастотному источнику опорного напряжения, а ось двигателя связана с устройством обратной связи.

Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № 219861, кл. G 01 N 27/78, 1974 г.