Патент ссср 170734

 

170734

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .оюз Советских

Социалистических

Реслублик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 11.1Х.1962 (№ 794292/26-25) Кл. 42l, 3os с присоединением заявки №

Приоритет

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий СССР

МПК G01n

УДК 543/545(088,8) Опубликовано 23.1V.1965. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 18Л .1965

Автор изобретения

А Л Скрипко

Заявитель

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ЯДЕРНО-МАГНИТНЪ|Й ИЗМЕРИТЕЛЬ

КОНЦЕНТРАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Подписная группа № 173

Известны устройства для измерения концентрации различных веществ, основанные на использовании явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и работающие по принципу разделения гармоник сигнала, получаемого при модуляции магнитного поля. При этом одну из непосредственно выделяемых гармоник используют для стабилизации режима, а другую для измерения интенсивности сигнала. Такие устройства состоят из магнита, в поле которого помещена катушка съема сигнала (датчик) и модуляционные катушки, детектора ЯРМ сигналов, двух избирательных цепей, состоящих из узкополосных усилителей, настроенных соответственно на первую и вторую гармоники сигнала. Известны также устройства, в которых при записи производной сигнала с помощью имитатора осуществляется автоматическое уравновешивание возмущений, вызываемых в катушке датчика первой гармоникой сигнала.

Отличительная особенность предложенного устройства заключается в том, что в целях осуществления калибровки датчика перед каждым измерением и внесения поправки на изменения температуры, датчик снабжен подпружиненным держателем, служащим для автоматического введения в датчик стандартной пробы, при удалении из него испытываемого образца, и на входе аттенюатора включен потенциометр, снабженный ш калой веса, цена деления которой при изменении температуры устанавливается по сигналу стандартного. обр азца.

На фиг. 1 изображена электрическая блоксхема предложенного устройства; на фиг. 2— принципиальная схема аттенюатора; на фиг.

3 — конструкция датчика.

Детектор сигналов 1 ядерного магнитного

10 резонанса (ЯМР) настроен на резонансную частоту, определяемую напряженностью магнитного поля. и свойствами ядер исследуемого вещества. Благодаря синусоидальной модуляции магнитного поля, осуществляемой с

15 помощью модуляционных катушек 2,2, сигнал ЯМР имеет периодический характер. Модуляционные катушки питаются от звукового генератора 8. Избирательные цепи, каждая из которых состоит из узкополосного усили20 теля 4 и 4> и фазового детектора 5 и 5<, настроены на выделение первой и второй гармоник сигнала. Фазовращатели б и б> в цепях опорного напряжения фазовых детекторов служат для устранения фазового сдвига ме25 жду соответствующей гармоникой и опорным напряжением и обеспечивают благодаря этому оптимальные условия выделения гармонических составляющих. Если детектор сигналов 1 настроен на выделение сигнала абсорб30 ции, то при точной настройке на резонанс ам170734

50 плитуда первой гармоники будет равна нулю, а амплитуда второй — пропорциональна интенсивности сигнала и достигнет максимума.

Нарушение резонансных условий, обусловленное изменением частоты или магнитного поля, вызывает появление на выходе канала первой гармоники постоянного напряжения, полярность которого зависит от направления расстройки. Это напряжение в дальнейшем управляет частотой детектора ЯМР сигналов, обеспечивая таким образом автоматическую стабилизацию резонансного режима. Система стабилизации работает только при наличии

ЯМР сигнала. Если по какой-либо причине расстройка от резонанса будет превышать полуширину резонансной кривой, то описанная система не сможет самостоятельно восстановить резонансные условия и это придется делать вручную. В промежутках между измерениями в катушке датчика находится стандартный образец и, следовательно, если после включения система была однажды настроена, то в дальнейшем благодаря постоянному присутствию ЯМР сигнала она будет поддерживать соблюдение резонансных условий автоматически.

Выход канала первой гармоники замкнут на детектор сигналов 1, а на выходе канала второй гармоники установлен индикатор нуля 7.

Сигнал по второй гармонике измеряется компенсационным методом, для чего на частоте второй гармоники используют синусоидальные изменения управляемого coIIpoTHBления (имитатора) 8, подключенного к катушке датчика. Питание управляемого сопротивления осуществляется от удвоителя частоты 9 через фазовращатель 10 и аттенюатор

11, состоящий из двух последовательно включенных потенциометров 12 и 18 (см. фиг. 2).

Один из потек цио метров используется для внесения поправки на изменения температуры и массы образца и снабжен шкалой веса

14, цена деления которой при изменении температуры устанавливается по сигналу стандартного образца. Потенциометр И, по шка. ле которого производится отсчет концентрации, регулирует величину компенсирующего сигнала, Отсчет показаний прибора производится по шкале аттенюатора, которая градуируется непосредственно в концентрации испытываемого вещества. Процесс измерения можно автоматизировать, заменив нулевой индикатор серводвигателем, перемещающим щетку потенциометра, регулирующего величину компенсирующего сигнала, При работе испытуемый образец в пробирке 15 помещается в направляющий канал подпружиненного держателя 16 так, чтобы дно пробирки упиралось в цилиндр со стандартной пробой 17. Затем при опускании образца в катушку датчика происходит выталкивание цилиндра со стандартной пробой, удерживаемого в верхнем положении резиновой подвеской 18. В нижнем положении пробирка с образцом фиксируется пробкой 19.

При вынимании пробирки резиновая подвеска сокращается и перемещает в катушке датчика стандартный образец, В промежутках между измерениями в катушке датчика находится стандартный образец с известным весом и концентрацией, с помощью которого периодически производится калибровка прибора, позволяющая устранить погрешности, обусловленные изменением температуры и нестабильностью имитатора. Обе эти погрешности, так же как изменения веса, приводят к пропорциональному изменению показаний и устраняются изменением напряжения, питающего аттенюатор. Корректировка осуществляется изменением цены деления шкалы 14, по которой устанавливается вес.

Предмет изобретения

Компенсационный ядерно-магнитный измеритель концентрации различных веществ, содержащий магнит, в поле которого помещена катушка датчика и модуляционные катушки, детектор сигналов, имитатор, в цепь питания которого включен аттенюатор, два избирательных усилителя, один из которых настроен на выделение первой гармоники сигнала и служит для стабилизации режима, а второй— на выделение второй гармоники и используется для измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при анализе твердых образцов, датчик снабжен подпружиненным держателем, служащим для автоматического введения стандартной пробы при удалении из него испытываемого образца, и на входе аттенюатора включен потенциометр, снабженный шкалой веса, цена деления которой при изменении температуры устанавливается по сигналу стандартного образ« ца.