Способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01N15/00 

Изобретение относится к способам измерения концентрации дисперсных систем и может быть использовано для контроля и регулирования концентрации ферромагнитных частиц в жидкости в химической и других отраслях промышленности.

Известныспособы измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, в которых измерение концентрации частиц в жидкости проводится лиОо по плотности суспензии с применением поплавковых, гравитационных, гидростатических, центробежнйх и вибрационных методов, либо по интенсивности поглощенной или рассеянной суспензией лучистой энергии с использованием оптических, или ультразвуковых методов, либо по электро- и теплопроводности суспензии на основе кондуктометрических, емкостных и калориметрических методов 1,

Однако стособы обладают низкой точностью измерений поплавковых методов из-за оседания на поплавках взвешенных частиц; узким диапазоном измеряемой концентрации гравитационных методов из-за засорения датчиков в виде и-образных взвешиваемых

труб; большой погрешностью измерений гидростатических методов из-за потерь напора потока на участке между чувствительными злементами; низкой оперативностью измерений центробежных методов из-за наличия операций центрифугирования, замера концентрации, промывания центрифуги; возмож10ностью измерения лишь низких концентраций суспензий при оптических методаос из-за ослабления, поглощения и рассеяния светового потока частицёлда, находящимися во взвешенном состоянии в жидкости; большой

15 погрешностью измерений ультразвуковых методов из-за наличия в измеряемой среде газовых включений; сложностью непрерывного получения чистого фильтрз в сравнительном ка20нале- преобразователя, а также наличием погрешностей из-за явлений катафореза, поверхностной проводимости, загрязнения датчика и т.д. для кондуктометрических методов;

25 необходимостью наличия существенной разницы диэлектрической проницаемости жидкой и твердой фаз суспензии для емкостных методов; необходимостью стабилизации скорости потока

30 суспензии и уменьшения внешних потерь тепла при калориметрических методах.

Известен способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, заключающийся в пропускании жидкости с феррочастицами через диэлектрический отрезок трубопровода осуществлении взаимодействия переменного магнитного поля катушки индуктивности, намотанной на диэлектрический отрезок трубопровода, с частицами ферромагнетика и измерений концентрации с помощью электрической измерительной схемы по изменению параметров катушки индуктивности 2

Недостатком способа является увеличение погрешности измерения не только за счет нелинейного изменения индуктивности катушки, но и за счет изменения электропроводимости данной жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости , включающий помещение сосуда с жидкостью в высокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля и последующую регистрацию изменения параметров, характеризующих высокочастотное излучение 3.

Цель изобретения - устранение влияния электропроводимости жидкоети на точность измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости.

указанная цель достигается тем, что в способе измерения концентрации частиц в жидкости, включающем помещение сосуда с жидкостью в высокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля и последующую регистрацию изменения параметров, характеризующих высокочастотное излучение, падающее высокочастотное излучение линейно поляризуют, направление вектора напряженности постоянного магнитного поля совмещают с направлением распространения излучения в жидкости, измеряют длину пути излучения в жидкости, угол поворота плоскости поляризации прошедшего излучения и по иГзмеренным величинам судят о концентрации ферромагнитных частиц.

На чертеже дана схема реализации предлагаемого способа.

При распространении линейно поляризованной электромагнитной волны (Ё) сквозь жидкость с ферромагнитными частицами, намагниченными (Но) вдоль направления распространения X, наблюдэется явление поворота плоскости поляризации (эффект Фарадея) электромагнитной волны (§ ). Величина угла (f) поворота плоскости поляризации прямо пропорционально зависит от концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, длины пути излучения в жидкости () и не зави-сит от затухания электромагнитной волны, вызванного изменяющейся электропроводностью жидкости. Измерение концентрации ферромагнитных частиц проводится по изменению угла /С поворота плоскости поляризации электромагнитной , волны, прошедшей сквозь фиксированный объем жидкости с ферромагнетиком.

С учетом известных аналитических выражений зависимость угла f поворота плоскости поляризации для жидкости с феррочастицами можно записать в виде

f-pCyu- xei-u С.,

где р - коэффициент распространени

электромагнитной волны; М.,- - относительные магнитная и диэлектрическая проницаемости феррочастиц; Н,, - напряженность постоянного

магнитного поля; Ч - длина пути электромагнитной волны в жидкости с феррочастицами; с - относительная концентрация

феррочастиц в жидкости. Так как коэффициент распространения jb .(HO ) ,-1 является постоянной величиной, то концентрация феррочастиц определяется как функция измеренных величин и (

Р

- . |1:/.сйЩ

Величина напряженности постоянного магнитного поля Но определяется из неравенства

(О

« -HO « И

Р

где Не - величина постоянного маг нитного поля Земли (Н

40 А/м);

Нрез напряженность поля, соответствующая ферромагнитному резонансу; и) - круговая частота электромагни;тной волны; , Vy- гидромагнитное отношение

( , 2,21 -10 М/А С). Например, при длине волны Л 3 с величина ,8 10 А/м и величина Но определяется из неравенства 40 А/М«.НО i 2,8-10 А/м. Обычно выбирается величина Но 5-10 - 10 А/м, что значительно превышает поле Земли и прочие паразитные постоянные магнитные поля. Таким образом, за счет применения предлагаемого способа измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости устраняется влияние на процесс измерения электропроводности жидкости, повышается точность измерений, так как измеряемая велич на угла поворота плоскости поляриза ции электромагнитной волны зависит только от ферромагнитных свойств частиц и их концентрации в жидкости Технико-экономический эффект от применения предлагаемого способа заключается в повышении качества и улучшении технологичности производства жидкости с ферромагнитными частицами. Формула изобретения Способ измерения концентрации ферромагнитных частиц в жидкости, включающий помещение сосуда с жидкостью в высокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля и последующую регистрацию изм нения параметров, характеризующих высокочастотное излучение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, падающее высокочастотное излучение линейно поляризуют, направление вектора напряженности постоянного магнитного поля совмещают с направлением распространения излучения в жидкости, измеряют длину пути излучения в жидкости, угол поворота плоскости поляризации прошедшего излучения и по измеренным величинам судят о концентрации ферромагнитных частиц. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кулаков М.В. и Жуков Ю.П. Измерители концентрации дисперсных систем. Приборы и системы управления, № 8, 1975, с. 21. 2.Наумов Л.А. и Черняк В.В. Портативный измеритель концентрации магнитной суспензии. Дефектоскопия. 1971, W 2, с. 124. 3.Патент США 3708219, кл. 350-150, опублик. 1973.

Pi/tffupo8offffi u - обь f -