Изобретение относится к измеритель. ной технике и предназначено для измерения объемной концентрации двухфазных жидких сред (свободная фаза - дисперсия, раствор). Известны емкостные датчики для изме рения объемйой концентрации компонентов в двухфазной жидкой среде l , Такие датчики отличаются недостаточной точностью измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является емкостный датчик, содержащий диэлектрическое основание, разделенное плоскопараллельными электродами на емкостные полости 2 . Однако этот датчик обладает существенным ограничением. При измерениях влажности, объемной концентрации жидких сред такой датчик способен дать информацию лишь об общей объемной концентрации компонентов в смесях или растворах. В случае неравномерного распределения компонентов в среде датчик не способен изме рять распределение концентрации компонентов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей датчика за счет распределения объемных, концентраций. Цель достигается, тем, что на диэлектрическом основании предлагаемого датчика установлены дополнительно, по крайней мере,три равновеликих плоскопараллельных электрода с различными геометрическими размерами граней, являющиеся обкладка- , ми двух равновеликих конденсаторов. На. фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - форма электродов; на фиг. 3 - электрическая схема датчика. Датчик состоит из двух емкостных блоков I и И (выяачены пунктирной линией). Емкостный блок 1 служит для измерения положения границы раздела фаз ( свободная фаза - дисперсия, раствор). Емкостный блок U служит для измерения объемной концентрации компонентов в дисперсии или растворе. 3741 Емкостный блок 1 содержит два конденсатора С И Сл , образованные ппоскопаралпепьными электродами 1 - 5, кр торые закреплены в диэлектрическом основании 6 (см. фиг. 1). Конденсатор С образован электродами 1,2,3. Для увеличе ния рабочей поверхности электродов конденсатора Q электроды 1 и 3 объединены и имеют общий вывод 7, образуя одну обкладку конденсатора. Электрод 2 имеет отдельныйвывод 8 и образует вторую обкладку конденсатора. Конденсатор С образован электродами 3,4,5. Электроды 3 и 5 объединены и имеют общий вывод 7 образуя одну обкладку конденсатора С ,а электрод 4 имеет отдельный вывод 9 и образует вторую обкладку конденсатора. Таким образом конденсаторы С и Cv имеют общий электрод 3 и, соответственно, общий вывод 7, а емкостный блок 1 имеет три вывода 7, 8 и 9. Плоскопарал,пельные электроды 1,2,4, 5 имеют прямоугольную форму и равновегтки, т.е. площади их равны, а соответст вующие грани Q2. выполнены с различными размерами (см. фиг. 2). Электроды 1-5 крепят в диэлектрическом осно вании так, чтобы емкости С и С были равновелики. Для конструктивного объединения двух конденсаторов С и С электрод 3 имеет более сложную форму (см. фиг. 2). Все электроды крепят в основании 6 так, чтобы их оси симметрии Oj О и были параллельными контролируемому уровню или границе 1l раздела фаз (см фиг. 1 и 2). Это условие обеспечивает линейность характеристики емкостного блока 1. Емкостный блок И содержит один конденсатор Cj , образованный плоскопараллельными электродами Ю. и 11, закрепленными в диэлектрическом основании 6 ( см. фиг. 1). Для увеличения рабочей по верхности электроды 10 и 11 набирают из нескольких плоскопараллельных прямоугольных пластин, объединенных через одну в две группы, и они имеют выводы 9 и 12 соответственно. Вывод 9 является общим для двух блоков и служит общей при подсо единении к измерительной схеме. Выводы 7,8.9 обеспечивают подключе ние емкостного блока 1 для измерения положения границы раздела фаз к дифференциальной измерительной схеме. Выводы 9,12 подключены к схеме для змерения объемной концентрации компоненов в дисперсии или растворе. Емкостный датчик для измерения расределения концентрации работает следуюим образом. Известно, что емкость конденсатора, олость которого заполнена жидкой дилектрической двухфазной средой с гранией раздела фаз (свободная фаза - дисперия, раствор) является функцией двух пааметров - положения границы раздела фаз И , объемной концентрации компонентов дисперсии или раствореШ.или функцией дной переменной - суммарной объемной концентрации компонентов в свободной фазе и дисперсии или растворе. Таким образом, в общем виде можно записать: C--CC4W)rCi:tcM(W),1i ,ц где С - емкость конденсатора; (/ - суммарная объемная концентрация компонентов; Ctej)- диэлектрическая проницаемость дисперсии или раствора, являющаяся функцией объемной концентрации компонентов; in - положение границы раздела фаз (свободная фаза - дисперсия, раствор). Чтобы получить информацию о распределении концентрации компонентов в двухфазной среде с границей раздела,определяются следующие величины: tl - положение границы раздела фаз, что дает информацию о количестве свободной фазы; UJ - объемная концентрация компонентов в дисперсии или растворе; 0 - суммарная концентрация компонентов в объеме. Емкостный блок 1 для измерения положения границы раздела фаз работает следующим образом. Конденсаторы С и € i образующие емкостный блок 1, разновелики, но разме.ры соответствующих граней их обкладок не равны. Поэтому, когда полости конденсаторов заполняются двухфазной средой с границей раздела, емкости конденсаторов перестают быть равными. При изменении положения, границы раздела фаз емкости конденсаторов С и Си с прямоугольными плоскопараллельными электродами, с отличающимисягеометрическими размерами граней будут изменяться по линейному закону, но с разными угловыми коэффициентами, т.е. 574 Поскольку оба конденсатора Cj и Сь находятся в одной и той же среде, влияние колебаний параметров среды в зависимости от внешних воздействий на величины емкостей С и С2 также будет одинаково. Поэтому, включая емкости С и Cg в дифференциальную схему измерений, мы получаем по разности значений С и точное значение положения границы раздела фаз 1п. ;Характеристика емкостного бло ка для измерения положения границы раздела фаз записывается следующим образом: .АСЧСд-С2.1 ( (3) где - входная величина - положение границы раздела фаз; ЛС - выходная величина емкостного блока для измерения- положения границы раздела И ; коэффициент, зависящий, от конструкции датчика и параметров сре ды. Для предлагаемой конструкции датчика для измерения положения границы разцела фаз характеристика в относительных единицах записывается в следующем виде: дс-k- r ъо 2(5) - относительная диэлектрическа проницаемость свободной фазь;-диэлектрическая проницае .мость дисперсии или раствора, является функцией объемной концентрации компонентон в смеси; -объемная концентрация: i -ой компоненты в смеси; С|, - геометрические размеры соответствующих граней обкладок конденсаторов QJ и С2 (см. фиг. 2). Одновременно с измерением положения границы раздела фаз Ь определяется диэлектрическая проницаемость лл по измеряемой величине емкости конденсатора С емкостного блока II, запол-гненного той же двухфазной средой. Для предлагаемой конструкции характерштика емкостного блока П записывается следующим образом: - Ьв-ес1л(и;Г оДЦ) 06 Таким образом, два уравнения (4) и (6) связывают две искомые величины 1l и tc(ii)c двумя измеряемыми С,, и дС. Решая совместно уравнения (4) и (6), исключая h , получают г . , ct ТГ , . Как видно из уравнения (7), по двум измеренным величинам С и С опреде . . ЛЯЮТ c-f ( ). Определив g ( GD ) по уравнению (5), для предлагаемой конструкции определяют К, а по уравнению (4) однозначно по i 3M3pv 1л;0 : лизд:не АС и для известного К нахоаят Vj . По известной диэлектрической проницаемости смеси и известным диэлектрическим прении ае мост ям компоне гтов объемную концентрацето в смеси вычисляют по соотношеюпо см где Ш. - - объемная концентрация -i -ой компоненты в смеси; -плотность кок поненты-; -диэлектрическая проницаемость т -ой компоненты. По найденным величинам 01 помощью уравнения находят суммар1 ую объемную концеirrpaцию компонегттов. Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в том, что предложенная новая конструкция датчика по двум измеряемым величинам С. и АС совместно с соответствующей измерителоной схемой дает информацто о положении границы раздела фаз в двухфазной среде, о концентрации компонентов s дисперсии или растворе, о попкой объемной кО1щеитрации компонентов; т.е. такой датчик измеряет распределение когщентрации в двухфазной среде с границей раздела (свободная фаза - раствор) для компонентов с известными физическими кара метрами. Формула изобретения Емкостный датчик для HSNfepeHHH объемного содержакпя компонентов в двухфазных жидких диэлектрических средах, содержащий диэлектрическое основание, разделенное плоскопгаралпельными электродами на емкостные полости, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей аатчика,на диэлектрическом основании установлены дополнительно, по крайней мере, три равновеликих плоскопараллельных электрода с различными геометрическими размерами граней, являющиеся об78 0 двух равновеликих конденсакладкамиторов. Источники информации, .принятые ВО) внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР N 337708, Q 01 N 27/22, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР N 273489, кл. Q 01 N 27-22, 1970 (прототип).
