Электронно-парамагнитный анализатор состава

ОП ИС Своз СоветскихСоциал исти цескихРеспублик(23) Приоритет - Опубликовано 25.1 Дата опубликовани-Государственный квинтой СССР по делам нзоорвтвннй н открытнй(72) Авторы изобретени Мейстер и И. М, Десятин 71) Заявитель 4) ЭЛЕКТРОННОАРАМАГНИТНЫ 1"1 АНАЛИЗАТОР СОСТАВАжащии ВЧ - итного поля ВЧ - тракт,ВЧ - устсвязи, соеулятора, моимер, НЧ -- модулято- подключенго напряжеЦелью изобретен стабильности резуль Поставленная це в электронно-парама тава введены НЧ ный асинхронный д НЧ - усилителя сое лительно-преобразов ройства, одна обмот теля подключена к ля, другая обмоткаия является увеличение татов измерений.ль достигается тем, что гнитный анализатор сос - усилитель и двухфазвигатель, причем вход динен с выходом уснательного ВЧ - устка двухфазного двигавыходу НЧ - усилите - к НЧ - источнику ехническим реше- нно-парамагнитный Изобретение относится к приборам, предназначенным для автоматического непрерывного анализа состава веществ, а именно к устройствам для определения концентрации парамагнитных частиц (КПЧ) в веществах методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).Известны устройства для определения КПЧ в веществах методом ЭПР 1 и 2, содержащие высокочастотный (ВЧ) модулятор поляризующего магнитного поля в анализируемом образце, сверхвысокочастотный (СВЧ) тракт, усилительно-преобразовательное устройство, синхронный высокочастотный, детектор, причем, во втором из этих устройств 2 для исключения влияния нестабильности нулевой линии синхронного высокочастотного (ВЧ) детектора введены низкочастотный (НЧ) модулятор и сложная электромеханическая система периодического действия с программным управлением, Эта система имеет низкую надежность и не позволяет производить непрерывное измерение концентрации.Наиболее близким тнием является электро анализатор состава 3, содер модулятор полярнзующего магн в анализируемом образце, С усилительно-преобразовательное ройство, устройство обратной диненное с выходом ВЧ - мод дулирующее устройство, напр модулятор фазы колебаний ВЧ ра, с модуляционным входом, ным к НЧ - источнику опорно Однако данныи анализатор состава не обладает достаточной стабильностью результатов измерений и надежностью.69 опорного напряжения, а ось двигателя связана с устройством обратной связи.На чертеже представлена блок-схема электронно-парамагнитного анализатора состава.Электронно-пара магнитный анализатор состава содержит поляризующий магнит 1, ВЧ - модулятор 2 поляризующего магнитного поля в анализируемом образце 3, СВЧ - тракт 4, усилительно-преобразовательное ВЧ - устройство 5, НЧ - усилитель 6, двухфазный асинхронный двигатель 7, устройство 8 обратной связи, модулирующее устройство 9 с модуляционным входом, подключенным к источнику 10 опорного напряжения. Модулируюшее устройство 9 представляет собой НЧ - модулятор фазы колебаний ВЧ - модулятора.СВЧ - тракт 4 анализатора выполнен по проходной схеме радиоспектрометра прямого усиления и содержит СВЧ - генератор 11, рабочий СВЧ - резонатор 12, СВЧ - детектор 13, а для создания компенсирующего сигнала электронным методом имеет, кроме того, отражательный СВЧ - модулятор 14, подключенный к СВЧ - резонатору 12. СВЧ - резонатор 12, в котором расположен образец 3, помещен в поляризующее поле магнита 1.К выходу СВЧ - детектора 13 поВыючено усилительно-преобразовательное ВЧ - устройство 5, содержащее ВЧ - усилитель 15, нагруженный на синхронный ВЧ - детектор 16. На выходе ВЧ - детектора 16 включен НЧ - усилитель,6. Одна обмотка двигателя 7 подсоединена к выходу НЧ - усилителя 6, другая - к НЧ - источнику 10 опорного напряжения. Ось двигателя 7 соединена с управляющей осью устройства 17 с регулируемым коэффициентом передачи (например с осью потенциометра), входящего в состав устройства 8 обратной связи. Вход устройства 17 подключен к ВЧ - модулятору 2, а выход - к модуляционному входу СВЧ - модулятора 14.Анализатор работает следующим образом. Генератор 11 возбуждает в резонаторе 12 электромагнитное СВЧ - поле, в пучность магнитной составляющей которого помещен анализируемый образец 3. При значении напряженности поляризующего поля магнита 1, соответствующем линии спектра ЭПР, в образце 3 возникает поглощение СВЧ - энергии. Это приводит к уменьшению добротности резонатора 12 и изменению мощности, поступающей на детектор 13.Напряженность поляризующего магнитного поля в объеме образца 3 модулируется с помощью ВЧ - модулятора 2 по синусоидальному закону с амплитудой, много меньшей ширины линии спектра ЭПР - поглощения. Причем, благодаря модулирующему устройству 9, колебания ВЧ - модулятора 2 оказываются, в свою очередь, нромодулиро 3226 зз 46 4 з эО о 1 з го и зе 4ванными по фазе НЧ - колебаниями, которые создает НЧ - источник 1 О опорного напряжения. При этом, на выходе СВЧ - детектора 13 выделяется сигнал, пропорциональный первой производной линии ЭПР - поглощения образца 3 (сигнал ЭПР) и имеющий вид ВЧ - колебаний с НЧ - модуляцией по фазе.Часть СВЧ - энергии из резонатора 12 поступает в отражательный СВЧ - модулятор 14. Отраженная от модулятора 14 электромагнитная волна оказывается промодулированной по амплитуде сигналом, поступающим с ВЧ - модулятора 2 через устройство 17 с регулируемым коэффициентом передачи. В результате, на выходе детектора 13 выделяется компенсирующий сигнал, имеющий такую же структуру, что и сигнал ЭПР. Разность этих сигналов усиливается ВЧ - усилителем 15 и детектируется ВЧ - детектором 16. Полученный на выходе детектора 16 НЧ - сигнал поступает через усилитель 6 на одну из обмоток двухфазного двигателя 7. На другую обмотку двигателя 7 поступает опорное напряжение с НЧ - источника 10, Ось двигателя 7 вращается и изменяет коэффициент передачи устройства 37 до тех пор, пока компенсирующий сиг ал не станет равным по величине сигналу ЭПР от образца 3, а разностный сигнал на выходе СВЧ - детектора 13 не уменьшится до нуля, В результате, угол поворота оси двигателя 7, пропорциональный сигналу ЭПР от анализируемого образца 3, соответствует количеству парамагнитных частиц в этом образце. Использование изобретения позволит полностью исключить из анализатора все цепи, которые передают информацию с помощью сигнала постоянного тока и которые "всегда имеют в той или иной степени дрейф нулевой линии. Вследствие этого, а также благодаря использованию двухфазного асинхронного двигателя (в результате чего автоматическая следящая система регулирования величины компенсирующего сигнала станет астатической), окажется возможным устранить все основные причины появления статических ошибок следящей системы. Это существенно увеличит стабильность результатов измерений, особенно при использовании анализатора состава для автоматизации технологических процессов, поскольку в большинстве промышленных процессов, протекающих в жидких средах, скорости изменения концентраций настолько малы, что динамическими ошибками следящей системы можно пренебречь по сравнению со статическими.Помимо этого, отсутствие электромеханического переключателя, имеющего относительно малое время наработки на отказ, повысит надежность анализатора,693226 Формула изобретения СоставительТехред О. ЛуТираж 1073 дактор И, Нестероваказ 6067/1 4ЦНИИПпо113035, Мфилиал П П П дарственного изобретений Ж - 35, Раунтэ, г. Ужго И Гос делам осква,к ПатЭлектронно-парамагнитный анализатор состава, содержащий высокочастотный модулятор поляризующего магнитного поля в анализируемом образце, сверхвысокочастотный тракт, усилительно-преобразовательное высокочастотное устройство, устройство обратной связи, соединенное с выходом высокочастотного модулятора, модулирующее устройство, например, низкочастотный модулятор фазы колебаний высокочастотного модулятора, с модуляционным входом, подключенным к низкочастотному источнику опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности результатов измерений, в него введены низкочастотный усилитель и двухфазный асинхронный двигатель, причем вход низкочастотного усилителя соединен с выходом усилительно-преобразовательного высокочастотного устройства, одна обмотка двухфазного двигателя подключена к выходу низкочастотного усилителя, другая обмотка - к низкочастотному источнику опорного напряжения, а ось двигателя связана с устройством обратной связи. Источники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР432377, кл. б 01 1 Ч 27/78, 1968 г,2. Патент3348136, кл. Ст О 1 Я 27/78,1967 г,3. Авторское свидетельство СССР219861, кл. б 01 И 27/78, 1974 г,В. ипповов Корректор Г. НазаПодписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5од, ул, Проектная, 4