Способ измерения концентрации полярнойпримеси b текучем неполярном веществеи устройство для его осуществления

Союз Советских Социапистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 040578 (21) 2 б 12510/18-25С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Ио(51) м, (д,С 01 И 27/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПОЛЯРНОЙ ПРИМЕСИВ ТЕКУЩЕМ НЕПОЛЯРНОМ ВЕЩЕСТВЕ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ пр. )Ч ;.Ь. до еЧ "о 30 Изобретение относится к количест венному анализу состава газов или жидкостей, а именно к измерению концентрации примеси с известной ненулефвой величиной дипольного момента молекул (полярной примеси ) в неполярных текучих веществах, и может использоваться для измерения, например, влажности воздуха или технологических газов и жидкостей. Кроме того, оно может также применяться в детекторах для газовой или жидкостной хроматографий.Известен способ детектирования органиЧеских компонентов газовых смесей с предварительной ионизацией смеси и последующим измерением ее диэлектрической проницаемости 11.Однако из-за невысокой точности этим способом можно только детектировать, но нельзя количественно измерять состав смеси. Кроме того, способ требует применения сложной ,аппаратуры для ионизации и не может быть использован для анализа жидкостей.,Известен также способ измерения концентрации полярной примеси в текучем неполярном веществе, заключаю- щийся в том, что на пробу анализируемого вещества воздействуют безпробоя периодически изменяющимся ПОамплитуде электрическим полем и измеряют величину параметра, зависящегоот концентрации полярной примеси 21,Устройство, реализующее данныйспособ, содержит корпус, в котороустановлены электроды с зазором, 10подключенные к источнику переменногонапряжения, и вторичный прибор.Недостатком укаэанного способа иустройства для его осуществления является то, что они не обладают достаточной точностью и чувствительнос 15 тью.Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения.Поставленная цель достигается тем,что с периодом, равным периоду иэ О менения амплитуды электрическогополя, измеряют амплитуду периодических колебаний. температуры пробы ипо величине этой амплитуды определяют концентрацию примеси.Лмплитуду изменяющегося по величи"не поля задают в интервале отпостоянная Больцмана,дипольный момент молекулыполярной примеси;ЬТо - максимальная температурочувствительность измерителятемпературы к ее изменениюна удвоенной частоте изменения электрического поля;Т - заданная максимально возможоная в течение процесса измерения температура пробы вещества;Кс, - заданный нижний предел измеряемых мольных концентрацийпримеси;минимальная величина поляпр.электрического пробоя анализируемого вещества в за,данных интервалах измененияего температуры, давленияи концентрации примеси.Предлагаемый способ основан на том, что при увеличении электрического поля, воздействующего на вещество, происходит поляризация молекул вещества вдоль направления поля и выделяется энергия, которая в неполярных молекулах перехоцит в их внутреннюю потенциальную энергию, а в полярных в тепло. При уменьшении электрического поля наличие полярных молекул приводит к охлаждению вещества.В зазоре между электродами уст - ройства, реализующего данный способ, установлен термоприемник, подключенный ко вторичному приборуНа фиг. 1 изображен вариант выполнения устройства, реализующего данный способ;на фиг.2 - разрез й-А на фиг. 1. В корпусе 1 со штуцерами входа 2 и выхода 3 анализируемого, например, газа установлены электроды 4, которые могут быть покрыты слоями 5 диэлектрика. Электроды 4 подключены к источнику б переменного напряжения заданной частоты 1. В корпусе 1 установлена полупроводниковая пленочная термобатарея 7 (Фиг,2) с ветвямн 8 и 9 и-типа и р-типа электропроводности. Ветви 8 и 9 соединены между собой мостиками 10, например в виде участков металлической пленки, являющимися спаями термобатареи 7. Каждая пара ветвей 8 и 9, соединенная мостиком 10, выполняет роль двух термоприемников, включенных по дифференциальной схеме измерения разности температур. Все спаи термобатареи соединены электрически последовательно, причем один из спаев каждой пары расположен в зазо, ре между электродами 4, например в центре и на оси зазора, а другой - вне зазора, но внутри корпуса 1. Выводы термобатареи 7 подключены к вторичному прибору 11.Когда поток анализируемого газа проходит цед действием побудителя расхода (не показан) через внутренний объем корпуса 1, одна часть 12 потока входит в зазор между запитанными переменным напряжением источника б электродами 4 и испытывает действие электрического поля. При этом газ во всем объеме между электродами, т.е. в любой точке зазора, дополнительно периодически нагревается и охлаждается с частотой 2 Г, Это происходит за счет поляризации молекул полярной примеси в электрическом поле.Другая часть 13 потока анализируемого газа проходит зазор между электродами 4, т.е. не испытывает действия электрического поля, и сохраняет свою температуру постоянной, Спаи термобатареи 7, размещенные вне зазора между электродами 4, воспринимают постоянную температуру Т газа, В то же время спаи, размещенные в зазоре, воспринимают сумму Т + ВТ постоянной Т и переменной А Т составляющих температуры газа в зазоре. Поскольку каждая пара спаев включена по диФФеренциальной схеме измерения разности температур, суммарная термоЭДС термобатареи 7 пропорциональна переменной составляющей температуры газа в зазоре. Амплитуда этой термоЭДС, пропорциональная измеряемой концентрации полярной примеси, регистрируется (измеряется) с помощью прибора 11 ( например селективного вольтметра, настроенного на частоту 21). Измерение концентрации полярной примеси в неполярной жидкости проводят аналогично.Благодаря дифФеренциальной схемеизмерения разности температур данное устройство не реагирует на воз О можные изменения температуры входящего в устройство вещества и на изменение окружающей температуры. Это,а также селективное измерение термоЭДС на частоте 21 обычно порядка 45 10-20 Гц уменьшает уровень шумов,т.е. повышает чувствительность.Предлагаемое устройство без применения специальных мер термостатирования имеет чувствительность около0,1 об.Ъ к парам воды в воздухепри нормальных условиях. Чувствительность к воде в трансформаторноммасле - 0,002 об.Ъ.Конструкция устройства упрощает ся за счет отсутствия емкости с запасом эталонного вещества, системыего подачи, сравнительной ячейкии т.п. Кроме того, одним из достоинств устройства является облегчение его обслуживания.Формула изобретения1. Способ измерения концентрацииполярной примеси в текучем неполяр. Подписноа СССРийд. 4/5 Заказ 10606/57 Тираж 918 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская нагород, ул. Проектная,ал ППП "Патен ном веществе, заключающийся в том, что на пробу анализируемого вещества воздействуют без пробоя периоди-. чески изменяющимся по амплитуде электрическим полем и измеряют величину параметра, зависящего от концентрации полярной примеси, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, с периодом, равным периоду изменения амплитуды электрического поля, измеряют амплитуду 0 периодических колебаний температуры пробы и по величине этой амплитуды определяют концентрацию примеси.2. Устройство для реализации способа измерения концентрации полярной 15 примеси в текучем неполярном веществе, содержащее корпус, в которомустановлены электроды с зазором, подключенные к источнику переменногонапряжения, и вторичный прибор, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что в зазоре между электродами установлен термоприемник, подключенный ко вторичному прибору. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9357512, кл. С 01 й 27/62, 1972.2. Фарзане Н,Г, и Илясов Л.В. Автоматические детекторы газов, М.,1972, с. 46-48 (1 рототип).