Устройство для измерения диэлектрических параметров биологических суспензий

(71) Заявите енинградский институтавиационного приборостроения ДИЭЛЕКГРИЧВСКИХСУСПНЮЗИЙ ИЗМЕРЕН ИИОЛОГИЧЕСК СТВО ДЛ 4) Изобретение относится к технике измерения электрических и магнитных величин и может быть использовано дляопределения состояния биологических объектов, в частности суспензий макромолекул, по изменению их электрическйхсВойств, а также дла определения малыхизменений проводимости на фоне большойионной проводимости раствора, например,для контроля химических реакций.Известно устройство, предназначенноедга измерения диэлектрических параметровпроводящих объектов на низких частотахпутем регистрациитока смешения, Устройство имеет измерительную ячейку,содержащую два или три электрода, соединенные с мостовой схемой 11,Недостатком данного устройства является невозможность измерения на инфранизквх частотах.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению можно считатьизмерительное устройство, содержащеегенератор, первый выход которого сое 2динен с измерительной в эталонной ачейками, каждая иэ которых имеет два то,ковых и два потенциальных электрода,причем ачейки связаны между собой посредством одной пары токовых электроф дов, и каждый потенциальный электродсоединен со входом соответствуююгоусилителя, и регистрвруюивй прибор. Выходы усилителей каждой ячейки соединены с цепью накала соответствующего тер 1 ф мвстора. Разбаланс моста за счет разности в сопротивлениях термисторов соответствует разности проводимостей ячеек,которая определаетса частотной зависимостью диэлектрической проводимостибиологической суспензии 1,2).Устройство, содержацв,е термисторыкосвенного накала, не обладает необхсдимой чувствительностью для измерений 20диэлектрической проводимости биологических суспензий на фоне большой сквозной проводвмости в диапазоне низкихчастот, так как регистрируемый малыйсигнал теряетса в результате двойноговыхол котород о тдоттклют ц ко ттхотту сумма-.тора 17, Сумматор 17, стптхроццьтй детектор 18, усилитель 19 тдостгтяттттгтготока и регистрирующий тдрибор 20 соединены последова тельно,Устройство работает следующим образом,Ячейку 2 наполняют исследуемой биологической суспензией, а ячейку 3 - эталонным раствором (водным растворомНстС 1). Напряжение опорной частоты,выбранной произвольно, подается на токовые электролы 4, 5 ячеек 2, 3, Сигналы Чл и Ч, с потенциальных электродов8, 11, усиленные усилителями 12, 15,поступают на вход сумматора 17, а сигналы Ч и Ч 5 с потенциальных электродов9, 10, прошедшие через усилители 13,14 и инвертор 16 поступают также навход сумматора 17. Сигнал на выходесумматора дЧ пропорционален разностиактивных сопротивлений ячеек аЯПолученный разностный сигнал 6 Ч поступает на первьш вход синхронного детектора 18, на второй вход которого поступает сигнал с генератора 1. Выделенная постоянная составляющая усиливается усилителем 19 постоянного тока и регистрируется прибором 20, Перед началом измерений балансируют актттвные проводимости ячеек 2, 3. Для этого, изменяя концентрацию ионов в эталонном растворе путем добавления водного раст- ворайаСР или Н О, лобиваются, чтобы на опорной частоте активные сопротивления обеих ячеек были равны. Тогда сигнал с выхода сумматора 17 булет равен О. Далее изменяют частоту напряжения с генератора 1, что вызовет изменение сопротивления измерительной ячейки 2 за счет частотной зависимости диэлектрической проницаемости биологической суспензии. Напряжение на потенттиальнт,тх электродах 8, 9 будет отличаться от напряжения на электродах 10, 11 ца велд. чинудЧ-д%-дй, где дб и есть искомая велддчинт диэлектрической проводимости. Дальнейшая регистрация величины д тидет ранее описанным путем, ц в результате показанття регистрирующего ттрцбора пропорциональныст = 1 (ц )Так как предлагаемое устройг тле осуществляет регистрацию непос" релг.тттетттто, без преобразования сигнала, тут.ттттгелт 3 693208 преобразования электрического сигтдала в тепловой и затем снова в электртддеский. Чтобы не происходило потери полезного сигнала, требуется осуществить труднодостижимую температурную стабилизацию с точностью, большей чем 10 "С, а также подобрать термисторы с сбвершенно одинаковыми теплофизическими характеристиками, что практически не представляется возможным. доЦель изобретения - расширение частотного диапазона в область низких частот при измерении диэлектрических свойств биологических суспензий.Указанная пель достигается тем, что устройство дополнительно содержит инвертор, сумматор, синхронный детектор, усилитель постоянного тока, причем два входа инвертора соединены с выходами усилителей, ко входам которых подключены потенциальные электроды измерительной и эталонной ячеек, расположенньде вблизи токовых электродов, связывающих ячейки, а выход инвертора соединен с первым входом сумматора, второй и тре 25 тий входы которого подключены к соответствующим выходам усилителей, ко входам которых подсоединены остальные потенциальные электроды измерительной и эталонной ячеек, выход сумматора сое-зо динен с первым входом синхронного детектора, ко второму входу которого подключен второй выход генератора, а выход синхронного детектора связан с геристрируюшим прибором через усилитель, посто 35 янного тока.На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1 изф40 мерительную 2 и эталонную 3 ячейки, первые токовые электроды 4, 5, вторые токовые электроды 6, 7, первый 8 и второй 9 потенциальные электроды, третий 10 и четвертый 11 потенциальные элект роды, усилители 12, 13, 14 и 15, ин 45 вертор 16, сумматор 17, синхронньй детектор 18, усилитель 19 постоянного тока и регистрирующий прибор 20.Выход генератора 1 соединен с токо 50 выми электродами 4 и 5 ячеек 2 и 3, Электроды 6 и 7 соединены между собой. Потенциальные электроды 8, 11, расположенные у токовых электродов 4, 5, соединены через усилители 12, 15 с сумматором 17 непосредственно, а потенциальные электроды 9, 10, расположенные у токовых электродов 6, 7, соединены через усилители 13, 14 с инвертором 16,тдЧ:Ч ( я) (-Чз Ч 4 дР693208 Составитель О. Маликова .Редактор Л. Алексеенко Техред Н. Бабурка Корректор М. Пожо Тираж 1090 Подпи арственного комитета С изобретений и открытий , Ж, Раушская наб., д 66/13 11 НИ 1 П 1 И Госу цо дуплам 113035, МосквЗа сное ССР 5 1 ПП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филин ности при измерении диэлектрической проводимости выце, чем в прототипе, Зная величину а 1, можно легко рассчитать Е и Е".Предлагаемое устройство дает возможность проводить измерения диэлектрических свойств биологических суспензий с большим тангенсом угла диэлектрических потерь до частоты 1 Гц с точностью более 5%, что позволяет получить большую информацию об электрических свойствах биологических суспенЬий,формула изобретения15 Устройство для измерения диэлектрических параметров биологических суспензий содержащее генератор, первый выходь20 которого соединен с измерительной и эталонной ячейками, каждая из которых имеет два токовых и два потенциальных электрода, причем яченки связаны между собой посредством одной пары токовых электродов, а каждый потенциальный электрод соединен с входом соответствующего усилителя, и регистрирующий прибор, о тл и ч а о щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений в областьнизких частот, оно дополнительно содержит инвертор, сумматор, синхронный детектор, усилитель постоянного тока, причем два входа инвертора соединены свыходами усилителей, ко входам которыхподключены потенциальные электродыизмерительной и эталонной ячеек, расположенные вблизи токовых электродов,связывающих ячейки, а выход инверторасоединен с первым входом сумматора,второй и третий входы которого подключены к соответствующим выходам усилителей, ко входам которых подсоединеныостапьные потенциальные электроды измерительной и эталонной ячеек, выходсумматора соединен с первым входомсинхронного детектора, ко второму входукоторого подключен второй выход генератора, а выход синхронного детектора связан с регистрирующим прибором черезусилитель постоянного тока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР568907, кл. Я 01 Р 27/26, 19752, Патент Японии44-30342.кл. З 01 Ц 31/26, 1969 (прототип).