Устройство для анализа жидкостей Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЖИДКОСТЕЙ

1

Изобретение относится к исследованию физических и химических свойств веществ и может быть использовано для анализа материалов с помощью , электрических средств и контроля проводящих жидких сред, в частности сточных и поверхностных вод.

Известны устройства, представляющие высокочастотные L-C автогенера- Q торы, в резонансный контур которых включается емкостный датчик с исследуемой жидкой пробой. Изменение частоты автогенератора, вызванное влиянием комплексного сопротивления анализируемой прое5ы измеряется частото- мером. 1 i

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содер- 20 жащее автогенератор с включенным параллельно колебательному контуру емкостным датчиком с исследуемой жидкостью. Исходя из RC модели ёмкостной ячейки с жидкостью, зависи- 25 мость частоты автогенератора от параметров ячейки с жидкостью и резонансного контура определяется алгебраическим уравнением 4-го порядка 2.30

Однако RC модель емкостной ячейки с проводящей жидкостью справедлива для области частот, ограниченной сверху не более чем десятью мегагерцами. В области частот 10-150 МГц емкостная ячейка с проводящей щ лкостью SKBHBaJfieHTHa индуктивности L пр , обусловленной отставанием на фазе ионного тока через жидкости от приложенного высокочастотного напряжения. Значения этой индуктивности могут лежать в. интервале 0,05-0,5 мГ. С учетом эквивалентной индуктивности емкостной ячейки с жидкой пробой включенной параллельно резонансному контуру, частота автогенератора определяется следующим образомujal/ где Сд- эквивалентная емкость контура.

Поскольку в диапазоне 10 - 150 МГц

.пр i L, то U).,

Таким образом, из-за шунтирующего действия эквивалентной индуктивности жидкой пробы ЬПР частота автогенератора практически постоянна и не зависит от изменения индуктивности контура L, вариация частоты за счет изменения Сэ связана с ухудшением добротности контура, что может приести к срыву колебаний автогенераора и ухудшению чуствительности. тсутствие возможности перестройки . астоты автогенератора является существенным недостатком устройства. Цель, изобретения - увеличение коичества генерируемых частот при ысокочастотном анализе проходящих идких сред, что увеличивает чувстительность измерения.

Поставленная цель достигается ем, что в устройстве для частотого анализа проводящих жидких сред атчик выполнен секционированным р виде разделенной электродами полости в каркасе из-изоляционного материала таким образом, что количество образуемых электродами секций на

одну больше требуемого количества частот -при фиксированном значении индуктивности контура, при этом каждая секция изолирована от другой и имеет отверстие.для залива и удалени-я пробы. .

Такое конструктивное выполнение датчика обеспечивает увеличение количества генерируемых частот в диапазоне 10-150 МГц, при частотном анализе проводящих жидких сред.

На фиг.1 схематически изображено устройство для частотного анализа проводящих сред; на фиг.2 высокочастотная эквивалентная схема резонансного контура в случае подключения параллельно контуру емкостной ячейки, заполненной проводящей жидкой пробой; на фиг.З - высокочас-тотная эквивалентная схема резонансного контура в случае подключения параллельно контуру секционированного датчика, У которого одна или более секций не заполнены жидкостью.

Схема устройства для частотного, анализа проводящих средних сред содержит, синусоидальный автогенератор 1, на выходе которого включен резонансный контур, состоящий из индуктивности 2, и емкостного датчика 3. . Последний выполнен секционированным и имеет каркас 4 из изоляционного материала. Каркас 4 разделен перегородками на изолированные друг от друга секции. Каждая перегородка состоит из рамки 5, в которую вставлен электрод б. При контактном исполнении датчика .3 электрод выполняется ,из . пластины. При бесконтактном испо:/ нении датчика 3 электрод 6 состоит из металлической пластины, которая с двух сторон покрыта слоями изоляционного материала,

В каждой секции каркаса 4 имеет-, ся отверстие 7 для подачи жидкой пробы в датчик 3 и удаления указанной пройл посредством вакуумного отсоса.

Количество секций должно быть на одну больше требуемого количества частот при фиксированном значении индуктивности контура, при этом последняя секция не заполняется жидкостью в процессе измерений (она является емкостью). Практически колиf чество секций может адть выполнено от 2 до 15, при этом можно получить при фиксированном значении индуктивности контура от 1 до 14 частот, а с учетом изменения индуктивности конп тура количество частот м.ожет быть

увеличено до 60 и выше.

Высокочастотная эквивалентная схема резонансного контура (фиг.2) в

f случае подключения параллельно контуру емкостной ячейки, заполненной жидкой пробой, состоит из соединенных параллельно индуктивности ( L) 2, экивалетной емкости контура (С) 8 и эквивалентной индуктивности 9

жидкой пробы (Lnp).

Высокочастотная эквивалентная схема р.езонансного контура . (фиг.З) в случае подключения параллельно контуру секционированного датчика, у

5 которого одна или более секций не заполнены жидкостью, состоит из индуктивности (L) 2 и соединенной с ней параллельно эквивалентной индуктийности 10 жидкой пробы (ЬПР),

0 которая, соединена последовательно с эквивсшентной емкостью 11 пустого датчика (С ) ..

Для упрощения расчетных соотношений эквивалентная емкость монтажа не учитывается.

В отсутствие пройл в датчике частота автогенератора определяется значением индуктивности резонансного контура 1 (L) и эквивалентной емкости пустого датчика 11 (Сд), при этом эквивалентная индуктивность 10 жидкой пробы L JIP . О,

f

При заполнении первой секции индуктивность контура возрастает на величину эквивалентной индуктивности 10 жидкой пробы, частота автогенератора понижается

1

JT j.

2Jt V(L + Ъд)Сэ при заполнении любой секции

m

201 V(b+.s; Ь-)Сэ

где Ш- 1 (п - 1) ;

п - количество секций в датчике/ in - количество секций, заполненных жидкостью

L. - эквивалентная индуктивность жидкости, заполняющая одну из секций, CI - емкость одной секции без жидкости, С -.j. емкость монтажа, С„ С..+ 5-с