Измеритель дипольных моментов

 

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИПОЛЬНЫХ МОНЕНТОВ , содержащий автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости с резонансным контуром, включающим емкостной датчик, образованный двумя баллонами из электроизоляционного материала с электропроводящим покрытием, и подключенную параллельно ему индуктивность, вычислительноугфавляющее устройство, поплавковую камеру, внутри которой размещены поплавок с магнитньм сердечником и узел перемешивания, а снаружи - датчик положения поплавка и соленоид, плотномер , камеру смешивания с фильтром. причем автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости соединен , с емкостным датчиком через конденсатор связи и через вычислительноуправляющее устройство - с плотномером , соединенным также с соленоидом и датчиком положения поплавка, а поплавковая камера соединена с камерой смешивания напорным и сливным трубопроводами , отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения дипольных моментов, он дополнительно содержит измерительную камеру, в которой размещены емкостной датчик, индуктивность, конденсатор связи, причем индуктивность и конденсатор связи размещены внутри емкостного датчика. 2. Измеритель по п. 1, о т л и чающийся тем, что катушка индуктивности закреплена во внутреннем баллоне двумя разрезными упругими электроизоляционными втулками,нижняя из которых имеет фиксирующее гнездо в размер катушки индуктивности, а верхний вывод катушки расположен на :л уровне вьшода от внутренней обкладки о емкостного датчика. СП tc

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11у

4(51) G 01 N 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3521387/24-25 (22) 14. 12.82 (46) 15.04.85. Бюл. В 14 (72) В.С. Барабаш, Ю.В. Подгорный, А,А.Шахматов, А.К.Попкович и И.П.Гольдштейн (53) 551.508.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 553214, кл. G 01 N 27/22, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

1009208, кл. G 01 N 27/22, 1980 (прототип).

1 (54) (57) 1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИПОЛЬНЫХ ИОNEHT0B, содержащий автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости с резонансным контуром, включающим емкостной датчик, образованный двумя баллонами из электроиэоляционного материала с электропроводящим покрытием, и подключенную параллельно ему индуктивность, вычислительноуправляющее устройство, поплавковую камеру, внутри которой размещены поплавок с магнитным сердечником и узел перемешивания, а снаружи — датчик положения поплавка и соленоид, плотномер, камеру смешивания с фильтром, причем автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости соединен. с емкостным датчиком через конденсатор связи и через вычислительноуправляющее устройство — с плотномером, соединенным также с соленоидом и датчиком положения поплавка, а поплавковая камера соединена с камерой смешивания напорным и сливным трубопроводами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения дипольных моментов, он дополнительно .содержит измерительную камеру, в которой размещены емкостной датчик, индуктивность, конденсатор связи, причем индуктивность и 3 конденсатор связи размещены внутри емкостного датчика.

2. Измеритель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что катушка индуктивности закреплена во внутреннем баллоне двумя разреэными упругими электроизоляционными втулками, нижняя из которых имеет фиксирующее гнездо в размер катушки индуктивности, а аа ! верхний вывод катушки расположен на уровне вывода от внутренней обкладки емкостного датчика.

1 1 150529 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования свойств диэлектриков и структурных исследований путем определения дипольных моментов. 5

Известно устройство, содержащее сосуд с емкостным датчиком — коаксиальным цилиндрическим конденсатором, поплавок с магнитным сердечником, !

О датчик положенчя поплавка, соленоид, устройство перемешивания с ограничителем хода поплавка и камеру смешивания (1) .

Недостатком этого устройства яв15 ляется то, что ограничителем хода поплавка служит нижняя часть плунжер— ного устройства перемешивания, что вызывает сколы поплавка при движении плунжера вниз. Кроме того, интенсивность перемешивания раствора низкая

2Î ввиду "шунтирования™ межэлектродного пространства емкостного датчика камерой смешивания, Наиболее близким к предлагаемому

25 по технической сущности является устройство для определения дипольных моментов, содержащее автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости с резонансным контуром, включающим емкостной датчик, образо- 30 ванный двумя баллонами из электроизоляционногo материала с электропроводящим покрытием, и подключенную параллельную ему индуктивность, вычислительно-управляющее устройство, по- 35 плавковую камеру, внутри которой размещен поплавок с магнитным сердечником и узел перемешивания, а снаружи — датчик положения поплавка и соленоид, плотномер, камеру смешива- Юо ния с фильтром, причем автогенераторный измеритель диэлектрической проницаемости соединен с емкостным да-.чиком через конденсатор связи и через вычислительно-управляющее уст- 5 ройство - с плотномером, соединенным также с соленоидом и датчиком положения поплавка, а поплавковая камера соединена с камерой смешивания напорным и сливным трубопроводами (2J . 50

Известное устройство для определения дипольных моментов свободно от недостатков указанных устройств и позволяет оперативно (за 1,5-2 ч) определять дипольный момент.

Недостатком устройства является низкая точность определения малых дипольных моментов, обусловленная низкой точностью измерения приращений диэлектрической проницаемости (RE= 5.!О ) . Определение приращений диэлектрической проницаемости раствора осуществляется по изменению частоты высокочастотного генератора, в задающий LС-контур которого включен заполненный. исследуемым раствором емкостной датчик. Очевидно, что точность измерения приращений диэлектрической проницаемости зависит от стабильности частоты генератора, В общем случае основными источниками нестабипьности частоты генератора являются изменения окружающей температуры и напряжения питания активного элемента генератора. При изменении температуры изменяются параметры элементов LC-контура„ входная (базаэмиттер) и выходная (коллектор-эмиттер) емкости активного элемента, в результате чего изменяется собственная частота колебательного контура.

Кроме того, при изменении температуры и питающего напряжения изменяется коэффициент гармоник в коллекторном гоке активного элемента, что приводит к значительным изменениям частоты, Следовательно, погрешность измерения приращений диэлектрической проницаемости в прототипе определяется температурными изменениями параметров нетермостатированных катушки индуктивности, конденсаторов связи и коаксиальной линии, соединяющей емкостной датчик с ?.С-контуром, Цель изобретения — повышение точности определения дипольных моментов посредством повышения точности измерения приращений диэлектрической проницаемости.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель дипольных моментов, содержащий автогечераторный измеритель диэлектрической проницаемости с резонансным контуром, включающим емкостной датчик,. образованный двумя баллонами из электроиэоляционного материала с электропроводящим покрытием, и подключенную параллельно ему индуктивность, вычислительно-управляющее устройство, поплавковую камеру, внутри которой размещены поплавок с магнитным сердечником и узел перемешивания, а снаружи — датчик положения поплавка и соленоид, плотномер, камеру смешивания с фильтром, причем автогенера.1150529 торный измеритель диэлектрической проницаемости соединен с емкостным датчиком через конденсатор связи и через вычислительно-управляющее устройство — с плотномером, соединенным так-5 же с солечоидом и датчиком положения поплавка, а поплавковая камера соединена с к:1мерой смешивания напорным и сливным трубопроводами, введена дополнительная измерительная камера, 10 в которой размещены .емкостной датчик, индуктивность, конденсатор связи, причем Индуктивность и конденсатор связи размещены внутри емкостного датчиKGe 15

Кроме того, катушка индуктивности закреплена во внутреннем баллоне двумя разрезными упругими электроизоляционными втулками, нижняя из которых имеет фиксирующее гнездо в размер катушки индуктивности, а верхний вывод катушки расположен на уровне вывода от внутренней обкладки емкостного датчика.

Введение дополнительной камеры и выполнение емкостного датчика в виде двух баллонов обеспечивает возможность размещения катушки индуктивности H одного из конденсаторов связи резонансного контура внутри емкостного датчика, что улучшает экранирование катушки индуктивности. Для повышения температурной. стабильности резонансного контура катушка индуктивности может быть выполнена на каркасе из радиокерамики. Для повышения 5 добротности резонансного контура ка" тушка индуктивности может быть выполнена на тороидальном каркасе из ферромагнитного материала,что при ограниченных размерах емкостного датчика позво- 40 ляет исключить шунтирующее действие его обкладок на добротность катушки индуктивности, Для обеспечения меха-, нической стабильности резонансного контура катушка индуктивности может 45 быть закреплена двумя разрезными упругими электроизоляционными втулками, нижняя из которых имеет фиксирующее гнездо в.размер катушки индуктивности, а верхний вывод катуш- 50 ки расположен на уровне вывода от внутренней обкладки емкостного датчика. Для повьш ения коэффициента теплопередачи между катушкой индуктивности и баллонами основной камеры 55 внутренний герметичный баллон может быть заполнен электроизоляционной жидкостью (например, полиэтилсилоксановой)с малым коэффициентом диэлектрических потерь и большим коэффициентом теплопроводности. Для упрощения технологии изготовления емкостной датчик может быть выполнен разьемным и баллоны датчика могут соеди" няться на шлифах.

На чертеже схематически представлен предлагаемый измеритель дипольных моментоз.

Измеритель содержит автогенераторный измеритель 1 диэлектричес ой проницаемости, магнитно-поплавковый плотномер 2, вычислительно-управляющее устройство 3, информационными входами и управляющими выходами связанное с измерителем 1 и плотномером 2, и первичный преобразователь 4.

В первичный преобразователь входит поплавковая камера 5 с расположенными в ней узлом перемешивания, состоящим из осевого насоса 6, сопряженного с валом электродвигателя 7, поплавок 8 с магнитным сердечником и индуктивным датчиком 9 положения поплавка, подключенным к второму входу плотномера 2, соленоид !О, подключенный к первому входу плотномера 2, камера 11 смешивания с фильтром 12, связанная с поплавковой камерой 5 сливным трубопроводом 13, измеритель-, ная камера, связанная с выходом поплавковой камеры 5 и входом камеры

11 смешивания напорными трубопроводами t4 и 15 и состоящая из аксиально расположенным внешнего 16 и внутреннего 17 стеклянных, соединенных на шлифах баллонов.!На внутренней поверхности внешнего и наружной поверхности внутреннего баллонов нанесено электропроводящее покрытие, образующее емкостнсй датчик 18. Во внутреннем герметичном баллоне 17 размещена высокодобротная катушка 19 индуктивности и конденсатор 20 связи. Катушка 19 включена параллельно обкладкам емкостного датчика 18, образуя параллельный чолебательный контур, через конденсатор 20 связи подключенный к входу измерителя 1 диэлектрической проницаемости.

Все узлы первичного преобразователя 4, кроме электродвигателя 7 и соленоида 1О, помещены в термостатируемую "рубашку" 21, через которую прокачивается термостатируюшая ж щ,кость.

В 11505

Внутренний герметичный баллон 17 заполнен полиэтилсилоксановой жидкостью. Катушка 19 индуктивности выполнена на каркасе иэ радиокерамики медным проводом и закреплена во внутреннем баллоне 17 двумя разрезными упругими фторопластовыми втулками

22 и 23. Нижняя втулка 22 имеет фиксирующее гнездо в размер катушки 19 индуктивности и при установке на 10 место зажимается сферическим дном внутреннего баллона 17, фиксируя тем самым катушку 19 индуктивности, а верхняя втулка 23 имеет наружный диаметр, больший внутреннего диаметра 15 баллона 17, и крепится в баллоне за счет упругих свойств фторопласта.

Верхний вывод катушки индуктивности для удобства соединения расположен на уровне вывода от внутренней об- ?0 кладки емкостного датчика. В той же точке подключается и конденсатор 20 связи. Второй конец конденсатора 20 связи потенциальный и нижний вывод катушки индуктивности 19 ("земляной")25 выходят через пробку 24 на вход измерителя 1.

Определение дипольных. моментов заключается в измерении диэлектрической проницаемости и плотности 5-6 З0 растворов известной концентрации исследуемого вещества в неполярном растворителе. Диэлектрическая проницаемость определяется путем измерения резонансных частот контура GpH

,пустом и заполненном исследуемым раствором емкостном датчике 18. Измерение плотности растворителя и растворов заключается в определении момента равновесия сил, -действуюшИх на 40 поплавок 8 в магнитном поле соленои-; да 10. Ток соленоида в этот момент

29 характеризует значение плотности исследуемого раствора в поплавковой камере 5.

Приготовление растворов различной концентрации осуществляется доэированием навески исследуемого вещества на фильтр 12 камеры 11 смешивания, Равномерность концентрации по всему объему раствора обеспечивается циркуляци и раствора с помощью осевого насоса 6. При этом раствор из поплавковой камеры 5 через напорный трубопровод 14 нагнетается в межэлектродное пространство датчика 18 и далее через напорный трубопровод !5 — на фильтр 12 камеры 11 смешивания, где перемешивается с исследуемым веществом и сливается через сливной трубопровод 13 в поплавковую камеру 5.

По результатам измерений диэлектрической проницаемости и плотности и введенных в вычислительно-управляющее устройство 3 значений массы доз исследуемого вещества устройство 3 рассчитывает функции зависимости диэлектрической проницаемости и плотности раствора от концентрации исследуемого вещества методом наименьших квадратов. На основании рассчитанных значений и результатов измерений диэлектрической проницаемости и плотности устройство 3 рассчитывает значение дипольного момента молекулы исследуемого вещества по формуле Хедестранда.

Предлагаемый измеритель дипольных моментов обеспечивает более высокую точность определения дипольных моментов путем повышения точности измерения приращений диэлектрической проницаемости.

С оста ви тел ь В . Немц ев

Редактор С.Лисина Техред Л.Микеш Корр ектор М. Самбор ск ая

Заказ 2134/33 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4