Устройство для измерения концентрации жидких бинарных растворов

О П И С А Н И Е (и)77756ИЗОБРЕТЕН И Я Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 07,11.80. Бюллетень4 1) М КлзС 01 М 22/ Гасударственный комнтв СССР пе делам изобретений н открытий(71) Заявитель вский хнологический институт легкой промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОН ЦЕНТРАЦИ Й ЖИДКИХ БИНАРНЫХ РАСТВОРОВоиство не позвоение малых конмеет недостаточИзобретение относится к радиотехнике и может использоваться для анализа состава веществ с помощью высокочастотного электромагнитного излучения.Известно устройство для измерения концентраций жидких бинарных растворов, содержащее сверхвысокочастотный генератор, соединенный с калориметрической нагрузкой, снабженной гидравлической системой с блоком управления, расположенный в исследуемом растворе, датчик температуры, соединенный с преобразователем, и индикатор 1.Однако известное устр "ляет производить измерцентраций растворов. и иную точность.Цель изобретения - обеспечение измерения малых концентраций и повышение точности.Для этого в устройство для измерения концентраций жидких бинарных растворов, содержащее сверхвысокочастотный генератор, соединенный с калориметрической нагрузкой, снабженной гидравлической системой с блоком управления, расположенный в исследуемом растворе датчик температуры, соединенный с преобразователем, и индикатор, введены блок стабилизации поглощаемой мощности и последовательно соединенные управляемый переключатель, запоминающий блок, дифференциальный усилитель и измеритель отношения напряжений, другой вход которого дополнитель но соединен с выходом запоминающегоблока, а выход с индикатором, причем выход преобразователя соединен с входом управляемого переключателя, другой выход которого соединен с другим входом дифференциального усилителя, при этом входы блока стабилизации поглощаемой мощности соединены соответственно с входом сверхвысокочастотного генератора и входом калориметрической нагрузки, а его 15 выход соединен с входом сверхвысокочастотного генератора, а блок управления соединен с другим входом управляемого переключателя.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема предложенного устройства.Устройство для измерения концентрациижидких бинарных растворов содержит сверхвысокочастотный генератор 1, калориметрическую нагрузку 2, гидравлическую систему 3, блок 4 управления, датчик 5 температуры, преобразователь 6, индикатор 7, блок 8 стабилизации поглощаемой мощности, управляемый переключатель 9, запоминающий блок 10, дифференциальный3усилитель 11, измеритель 12 отношения напряжений.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии электромагнитные клапаны 13, 14, 15 закрыты, трехходовой электромагнитный клапан 16 находится в среднем положении и закрывает гидравлический вход калориметрической нагрузки 2, электродвигатели гидравлической системы 3 и мешалки 17 выключены, сверхвысокочастотный генератор 1 выключен. Работа устройства начинается.с момента, когда блок 4 управления открывает клапаны 13 и 14. Накопительный сосуд 18 заполняется растворителем, накопительный сосуд 19 заполняется контролируемым раствором, Через некоторое время, необходимое для установления равных значений температур раствора и растворителя, блок 4 управления выключает клапаны 13 и 14 и включает клапан 16 в положение, соответствующее подаче в калориметрическую нагрузку 2 растворителя из сосуда 18. Через выдержку времени, необходимую для заполнения калориметрической нагрузки 2, блок 4 управления устанавливает клапан 16 в исходное положение, включает сверх- высокочастотный генератор 1 и мешалку 17. В течение времени, заданного блоком 4 управления, происходит нагрев растворителя в объеме калориметрической нагрузки 2. Преобразователь 6 преобразует температурные изменения сопротивления датчика 5 температуры в электрическое напряжение, которое запоминается запоминающим блоком 10 в момент окончания нагрева растворителя. Потом блок 4 управления выключает сверхвысокочастотный генератор 1, открывает клапан 15 и включает электронасос гидравлической системы 3, который откачивает растворитель из калориметрической нагрузки 2. Затем блок 4 управления выключает электронасос гидравлической системы 3, переводит клапан 16 в положение, соответствующее подаче в калориметрическую нагрузку 2 контролируемого раствора из накопительного сосуда 19, после заполнения калориметрической нагрузки 2 выключает клапан 16, включает сверхвысокочастотный генератор 1 и переключает управляемый переключатель 9. При одинаковом времени нагрева на выходе дифференциального усилителя 11 к моменту окончания нагрева раствора появляется напряжение, пропорциональное разности приращений температуры растворителя и раствора за время нагрева, т. е, напряжение, пропорциональное разности скоростей нагрева растворителя и раствора. На входы измерителя 12 отношений поступают сигналы с выхода дифференциального усилителя 11 и с выхода запоминающего блока 10. Измеритель 12 отношения напряжений производит деление на 60 65 5 1 О 15 20 25 зо3550 55 4пряжений этих сигналов. Индикатор 7, градуированный в процентах, показывает результат измерения концентрации контролируемого раствора,Блок 8 стабилизации поглощаемой мощности регулирует мощность сверхвысокочастотного генератора 1 так, чтобы мощность, поглощаемая калориметрической нагрузкой 2, оставалась постоянной, независимо от значений диэлектрической проницаемости растворителя и раствора, Разность продетектированных сигналов ответвителей 20 и 21, пропорциональная поглощаемой мощности, усиливается усилителем 22 и поступает на вход дифференциального усилителя 23, где сравнивается с опорным напряжением источника питания 24. Усиленный усилителем 23 сигнал поступает на управляющий вход сверхвысокочастотного генератора 1, мощность которого изменяется пропорционально управляющему напряжению. Увеличение мощности отраженной электромагнитной волны приводит к уменьшению сигнала на выходе усилителя 22 и к увеличению управляющего напряжения сверхвысокочастотного генератора 1, который, увеличив отдаваемую мощность, компенсирует уменьшение поглощаемой мощности из-за возросшего отражения.В последующем цикле работы устройства блок 4 управления открывает клапан 14, переводит клапан 16 в положение, соответствующее прохождению раствора в калориметрическую нагрузку 2 и включает насос гидравлической системы 3. Раствор откачивается из калориметрической нагрузки 2 и сосуда 19. Далее клапан 16 переводится в положение, соответствующее подаче вкалориметрическую нагрузку 2 растворителя, после чего производится промывка гидравлической системы 3. В конце цикла блок 4 управления выключает все элементы, подготавливая устройство к следующему измерению.Таким образом, устройство в сравнении с известным техническим решением позволяет уменьшить погрешности измерения, обусловленные нелинейной зависимостьюпроводимости от концентрации, отличием физических свойств растворителя образцового и исследуемого растворов, неидентичности кювет и измерителей температуры и, следовательно, достичь возможности измерения малых концентраций. Формула изобретенияУстройство для измерения концентраций жидких бинарных растворов, содержащее сверхвысокочастотный генератор, соединенный с калориметрической нагрузкой, снабженной гидравлической системой с блоком управления, расположенный в исследуемом растворе датчик температуры,Редактор Н. Тимонина Корректор В. Петрова Заказ 2414/б Изд. Мз 556 Тираж 1033 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 соединенный с преобразователем, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения измерения малых концентраций и повышения точности, в него введены блок стабилизации поглощаемой мощности и последовательно соединенные управляемый переключатель, запоминающий блок, дифференциальный усилитель и измеритель отношения напряжений, другой вход которого дополнительно соединен с выходом запоминающего блока, а выход с индикатором, причем выход преобразователя соединен с входом управляемого переключателя, другой выход которого соединен с другим входом дифференциального усилителя, при этом входы блока стабилизации поглощаемой мощности соединены соответственно с входом сверхвысокочастотного генератора и входом калори метрической 5 нагрузки, а его выход соединен с входомсверхвысокочастотного генератора, а блок управления соединен с другим входом управляемого переключателя. 1 О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах, Физмат гиз, 1963, стр. 323 в 3 (прототип).