Кондуктометрический датчик Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

1

Изобретение относится к физикохимическому анализу и предназначено для измерения электропроводности жидкости.

Известен датчик, в котором внутренним электродом является платиновая проволока, вставленная в стеклянную трубку, заполненную эпоксидной смолой. При такой конструкции вторым электродом являются стенки бассейна, соединенные с землей

Однако это устройство обладает нестабильностью параметров, обусловленной электрохимическими процессами в пристеночном слое и изменением распределения линий тока при переориентации и перемещениях чувствительного элемента относительно стенок бассейна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, выполненное в корпусе иглы медицинского шприца 2.

Материалом внешнего электрода в такой конструкции является нержавеющая стё1ль, которая обладает значителной электрохимическойактивностью в растворах электролитов, что приводит к изменению состояния поверхности к6iK внешнего, так и внутреннего элек

трода, выполненного из благородного металла, вследствие электрохимического переноса .

Цель изобретения - повышение стабильности параметров кондуктометрического датчика, а также точности измерения.

Поставленная цель достигается тем что внешний электрод выполнен из никеля в виде тонкостенного капилляра. Диаметр капилляра l,8il,3 мм и длина 13i7 мм.

Использование в качестве внешнего электрода никелевого капилляра позволяет повысить стабильность измерительных характеристик устройства и точность измерений за счет уменьшения электрохимического взаимодействия с исследуемой средой.

В результате электрохш/шческого взаимодействия происходит осаждение продуктов реакции на поверхности электродов (загрязнение). Вследствие этого со временем происходит изменение кондуктометрических параметров чувствительного элемента.

Таким образом, уменьшение электрохимического оса хдения повышает стабильность измерительных характеристик чувствительного элемента. Электрохимическая реакция при вкл чении чувствительного элемента в ра диотехническую измерительную цепь пр проянляется как паразитный импеданс (паразитное комплексное сопротивление) , которое зависит от параметров электролита, рода MeTafljna и условий измерения (концентрация электролита, температура,относительное движение электрода и электролита). Величина паразитного импеданса пропорциона,льна интенсивности электр химической реакции. Соответственно, снижение электрохимического взаимодействия электролита и электродов уменьшает дестабилизирующее влияние на результат измерения паразитного импенданса, т.е. увеличивается точность измерения электропроводностиэлектролита. Измерения на образцовой установке УК-1 показали, что величина паразитного импенданса никелевого электрода примерно равна паразитному импендансу платинового электрода (у никеля в полтора раза болыые) , у электрода из нержавеющей стгши в шесть раз больше, чем у электрода из платины, у меди - более чем на порядок. При работе в динамическом режиме (в движущихся жидкостях) предлагаемая конструкция вносит механические возмущения в исследуемую среду благо даря обтекаемой форме и малым габаритам. На чертеже схематически изображена конструкция датчика, разрез. Кондуктометрический датчик состои из центрального платинового электрода 1, внешнего электрода - никелевого капилляра 2, изолятора-наполнителя 3, например, как УР-231. Зона чув ствительности датчика обозначена позицией 4. Устройство работает следукмцим образом. Чувствительный элемент включают в цепь переменного тока для измерения сопротивления материалов, затем погружают в исследуемую среду и производят измерение сопротивления чувств тельного элемента. Основное падение напряжения будет происходить в окрестности центрального электрода, ге метрические параметры которого будут соответственно, определять сопротивление всей конструкции. Величина сопротивления (помимо параметров жидкости) определяется также геометрической конфигурацией электрического поля в измерительной области 4, Эта конфигурация зависит от взаимного расположения центрального электрода 1 и внешнего электрода 2, поэтому дпя увеличения стабильности измерений электроды жестко фиксированы относительно друг друга изолятором- накопителем 3. Конструкция кондуктометрического датчика по сравнению с образцами аналогичного оборудования обладает более высокой стабильностью характеристик, простотой и технологичностью изготовления . Устройство позволяет также вести измерения в движущихся средах, производить исследование гидрофизичес-, ких полей с высокой пространствен,ной разрешающей способностью. Испытания кондуктометрического датчика для измерения электропроводимости жидких электролитов показали, что предложенная конструкция обладает временной стабильностью, примерно в 10-100 раз выше, чем у известного датчика, что позволяет уменьшить погрешность измерения примерно в 5 раз .и дает возможность использовать датчик для регистрации медленных флуктуации электропроводности. Формула изобретения Кондуктометрический датчик, содержащий два коаксиально расположенных электрода, разделенных диэлектриком, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности измерений, внетяний электрод выполнен из никеля в виде капилляра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Gibson С.Н. and Schwars W.M. Detection of Conductivity Fluctuations Jn. A.Turbuleut Flow - Field, Gournal of Fluid Mechanics, 1965, V. 16, p.p.357-364. 2.Вёршйнский H.B., Соловьев A.В. Зонд для исследования поверхностного слоя океана. Океаиалогия, 1977, т. 17, вып. 2с. 358-363 (прототип).