Способ определения концентрации электролитов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (11 1 И 27/72 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к губченков,СССР19.05,80.ССР11.06.80.ЕНТРАЦИИДЛЯ ЕГО к измериетения снижен огреш родностью ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭЛЕКТРОЛИТОВ И УСТРОЙСТВООСУШЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относитсятельной технике. Цель изобповышение точности за счеттемпературной погрешностиности, обусловленной неодно потока контролируемого электролита. Измеритель 3 разности фаз и измеритель 4 частоты измеряют фазу и частоту потока электромагнитных колебаний, воздействующего на контролируемую среду 9 на выходе из нее. Преобразователь 5 устанавливает значение удельной электрической проводимости контролируемой среды. Преобразователь 7 определяет концентрацию контролируемой среды. Преобразователь 6 устанавливает оптимальное значение частоты, в соответствии с которым регулируется частота входного сигнала генератора 1, для поддержания глубины проникновения электромагнитного поля по стоянной, равной заданной и формируе- у мой задатчиком 8, В описании пред ставлены зависимости для вычисления (" параметров сигналов. 2 з.п. ф-лы.Ф 1 ил.127 35 нен иксуществляется следолируемую среду 9им проводником изм пос ющи образом Ка квляюь щуюся внешн ной ячейки электромагн частоту и Ф де ячейки,потокомизмеряюта на выхо 2, воздеиствуюитных колебаниазу этого пото вычисляют конц где Е,итра 1 1223Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического определения концентрации растворов электролитов, в частности серной кислоты, в трубо проводах.Целью изобретения является повьппение точности предлагаемого способа за счет снижения температурной погрешности и погрешности, связанной 10 с неоднородностью потока контролируемого электролита.На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. 15Устройство содержит управляемый генератор 1 высокой частоты, выход которого подключен к входу измери" тельной ячейки 2 и к одному из входов измерителя 3 разности Фаз, вто рой вход которого соединен с выходом измерительной ячейки 2 и входом измерителя 4 частоты, Выходы измерителей разности Фаз 3 и частоты 4 соединены с вычислительным блоком, содержащим два двухвходовых Функциональных преобразователя 5 и 6 и одновходовый Функциональный,преобразователь 7, выполненные, например, на базе программируемых логических матриц, 30 Входы преобразователя 5 связаны с измерителями разности Фаз и частоты, а выход - с входом функционального преобразователя 7 и с одним из выходов функционального преобразов теля 6, другой вход которого соеди с выходом задатчика 8 глубины прон новения электромагнитного поля в контролируемую среду 9, используемую в качестве конструктивного элемента 40 измерительной ячейки 2, выполненной в виде электромагнитной линии с распределенными параметрами, образованной прямолинейным проводником 10,опрессованным по всей его длине ди электрическим слоем 11, и контролируемой средой 9, заземленной с помощью двух контактных колец 12, напрессованных на концы диэлектрического слОя 1150 контролируемой среды и глубину проникновения электромагнитных колебаний в контролируемую среду, изменяют час" тоту колебаний в соответствии с заданной глубиной, равной, например, размеру трубопровода, и вычисленным значением частоты электромагнитных колебаний, повторяют вычисление в укаэанном порядке и изменение частоты генератора 1 до получения заданной глубины проникновения.Вычисленное при этом по предложенным аналитическим зависимостям значение концентрации контролируемой среды соответствует действительному.Устройство работает следующим образом.Управляемый генератор 1 высокой частоты вырабатывает электромагнитные сигналы, которые одновременно поступают на вход измерительной ячейки 2 и на один из входов измерителя 3 разности фаэ, на другой вход которого поступает электромагнитный сигнал, прошедший через контролируемую среду, с выхода измерительной ячейки 2. Электромагнитный сигнал с выхода измерительной ячейки также поступает на вход измерителя 4 частоты. По значению выходных сигналов измерите" лей разности Фаэ и частоты двухвходовый Функциональный преобразователь 5, в который записана зависи- мость где , 1 - Фаза и частота электромагнитных колебаний, прошедших через контролируемуюсреду;- удельная электрическаяспроводимость контролируемой среды;коэффициенты, зависящиеот материала внутреннегопроводника и размеровэлектромагнитной линии, устанавливает значение удельной электрической проводимости сред б в соответствии с полученным значением проводимости, двухвходовый функциональный преобразователь 6 в соответствии с зависимостью2(2)9 р,боптимальное значениечастоты и глубины про(22)11 ссВыражения (16), (22) и (3) позволяют последовательно определить про 1 Оводимость среды, глубину проникновения в нее электромагнитных колебаний и (при заданной глубине) концентрацию электролита.Предлагаемое изобретение позволяет получить наибольшую чувствитель 15ность к контролируемому параметру,что обусловлено поддержанием постоянной глубины проникновения электромагнитного поля в контролируемую20среду, независимо от изменения концентрации контролируемой среды, используемой в качестве конструктивного элемента измерительной ячейки,выполненной в виде коаксиальной. 25электромагнитной линии с распределенными параметрами.Целесообразность поддержания глубины проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду постоянной обусловлено тем,что в элект-,ЗОролитах в отличие от диэлектрических сред глубина проникновения электромагнитного поля в контролируемуюсреду существенно зависит как отконцентрации электролита, так и отЗ 5частоты электромагнитных колебаний,Повышение концентрации контролируемой среды приведет к резкому сужению контролируемого слоя, в которыйвнедряется электромагнитная волна,что снижает чувствительность и приводит к появлению дополнительной погрешности измерений из-за неполногоохвата контролируемого слоя, так какна чувствительность сильно влияетнеоднородность потока (наличие пузырьков воздуха). Снижение концентрации контролируемой среды приводит к тому, что электромагнитное поле выходит за пределы контролируемого слоя и на его параметры начинаютвлиять тела, окружающие контролируемый слой (например,.стенки трубопровода)., что также снижает чувствительность и приводит к появлению допол нительной погрешности.Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет преобразовать кон центрацию электролита в разность Фаз - наиболее помехозащищенный сигнал, а также удобный для сочетания с цифровыми средствами обработки информации,Предлагаемый способ позволяет измерить концентрацию серной кислоты вплоть до 0,1 Е с точностью не хуже 0,5 Ж. формула и зо бр ет ен ия.С=( +Кгде бс - проводимость контролируемой среды б с. ф0 - глубина проникновения элромагнитных колебаний в кролируемую среду;С - концентрация электролитав контролируемой среде,е онт 1. Способ определения концентрации электролитов, включающий воздействие на контролируемую среду электромагнитными колебаниями фиксированной частоты с помощью измерительной ячейки, регистрацию разности фаз прошедшего сигнала и воздействующих электромагнитных колебаний и изменение Фиксированной частоты электромагнитных колебаний, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения точности, после регистрации разности Фаз прошедшего сигнала и воздействующих электромагнитных колебаний определяют глубину проникновения электромагнитных колебаний в контролируемую среду, после чего изменяют фиксированное значение частоты электромагнитных колебаний и повторяют операции регистрации разности фаз прошедшего сигнала и воздействующих электромагнитных колебаний и определения глубины проникновения электромагнитных колебаний в контролируемую среду до момента равенства глубины проникновения заданному значению, при этом определение глубины проникновения электромагнитных колебаний в контролируемую среду производят по выражению26= ---8 сса расчет концентрации осуществляют по формуле)мг 1 г, 1 г Мо +дог8 )гД +1 гога +отг 11) радиус проводника ячейки для возбуждения электромагнитных колебаний в контроли руемой среде;внешний радиус диэлектричес кого слоя ячейки;абсолютная магнитнаяи цаемость материала вну него проводника измери рони- трен- тельСоставитель С.Шумилишская едактор Л.Гратилло ТехредВ.Кадар Корректор М.Самборсказ 1705/46 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.Проектная, 4 филиал ППП "Патент", г.Ужго 1 - разность фаз прошедшего сигнала и воздействующих электромагнитных колебаний; Г - частота воздействующих электромагнитных колебаний;(К 1-К 1) - коэффициенты, определяемые из соотношений К =0 461 п " - -0 921 п- - +.г о 1ной ячейки и среды соответственно;ц - проводимость материала проводника измерительной ячей ки;С - емкость системы измерительная ячейка - контролируемаясреда;б иб - соответственно эквивалентныесуммарная и парциальная проводимости среды при беско-,нечном разбавлении;; - число ионов данного вида,на которое диссоциирует элект ролит;г - валентность ионов;- вязкость растворителя;6 - диэлектрическая проницаемостьрастворителя;20 Т - абсолютная температура.2. Устройство для определенияконцентрации электролитов, содержащеепоследовательно соединенные управляе"мый генератор электромагнитных колебаний, измерительную ЮчейкУи измеритель разности фаз, второй вход которого соединен с выходом управляемо"го генератора электромагнитных колебаний, а также измеритель частоты, 30 отличающееся тем, что из"мерительная ячейка выполнена в видепрямолинейного проводника с поверхностным диэлектрическим слоем, накотором размещены два заземленных кон"тактных кольца, причем один конецпроводника соединен с входом измерительной ячейки, а другой - с ее выходом и входом измерителя частоты,