Способ определения солености морской воды и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано для гидрологических и океанографических исследований. Измерения солености производят косвенным путем, посредством прямых кондуктометрических измерений в одной рабочей и двух образцовых измерительных ячейках, попарно. Причем ваиьируемым фактором является частота, которая меняется в диапазоне 20-500 Гц. По результатам совокупных измерений определяют значение солености. Устройство, реализующее способ определения солености морской воды, автоматизирует измерительную процедуру путем коммутации ячеек в соответствии с заданным алгоритмом излучения . 2 с. п. ф-лы, 1 ил. С/1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

HPÈ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! у

C (21) 4693109/25 (22) 06.03.89 (46) 15.05.92. Бюл. № 18 (71) Ленинградский филиал Государственного проектно-изыскательского и научноисследовательского института морского транспорта "Союзморниипроект" (72) П, М, Боголюбов (53) 543.25(088.8) (56) Алексеев В. Н. Количественный анализ, — M.: Химия, 1972, с. 343.

Исмаилов Т. К., Измайлов М, К. Современные методы и средства измерения удельной электрической проводимости морской воды. — M., ЦНИИТЭИ прибор ТС-5.

Вып. 1, 1987, с. 40

Авторское свидетельство СССР

¹ 457022, кл. G 01 К 27/02, 1972, Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению концентрации растворенных в воде солей, и может быть использовано для автоматизированных измерений солености морской воды in Situ в прибрежных или устьевых зонах в условиях сильного распреснения морской воды и значительного непостоянства солевого состава, для измерения солености морского льда, речной воды, а также в областях промышленности, где необходимо измерение малых значений концентраций растворенных солей, Известен способ определения концентрации ионным нитрированием, когда определяется сумма ионов растворенных солей и по результатам измерений оценивается концентрация. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОЛЕНОСТИ

МОРСКОЙ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для гидрологических и океанографических исследований, Измерения солености производят косвенным путем, посредством прямых кондуктометрических измерений в одной рабочей и двух образцовых измерительных ячейках, попарно, Причем варьируемым фактором является частота, которая меняется в диапазоне 20 — 500 Гц. По результатам совокупных измерений определяют значение солености. Устройство, реализующее способ определения солености морской воды, автоматизирует измерительную процедуру путем коммутации ячеек в соответствии с заданным алгоритмом излучения, 2 с. и. ф-лы, 1 ил.

К недостаткам способа следует отнести невозможность его использования для определения солености in Situ, что не позволяет включить его в систему автоматизированного сбора информации.

Способ отличается большой трудоемкостью. Для реализации способа необходимы дорогостоящие реактивы (например, азотнокислое серебро).

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения солености морской воды, заключающийся в том, что производят измерения в двух кондуктометрических измерительных ячейках с исследуемой и образцовой солевыми средами, определяют сравнительную электропроводность исследуемой и образцовой. сред кондуктометрическим способом и

1733989

0 Sz — Я

U> — Uz (2) рассчитывают соленость по результатам измерений.

Недостаток способа заключается в малой точности в области малых значений солености и/или непостоянства солевого состава.

Цель изобретения — повышение точности измерения в области малых значений солености и/или в условиях непостоянства солевого состава, На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ определения солености морской воды.

Способ реализуют в следующей последовательности операций, Измерения производят в трех двухэлектродных кондуктометрических измерительных ячейках (рабочей и двух образцовых), причем образцовые ячейки заполняют растворами разной солености, Через электроды первой образцовой и рабочей измерительных ячеек пропускают разные токи, Измеряют частоту переменного тока

F< в диапазоне частот 20 — 500 Гц, до тех пор, чтобы при частоте F< выполнялось равенство падений напряжения на электродах рабочей и первой образцовой ячеек (0 =Ох).

Пропускают токи равной величины через электроды второй образцовой и рабочей измерительных ячеек, Изменяютчастоту переменного тока до значения Fz в диапазоне частот 20 — 500 Гц, при котором выполняется равенство

0 S)

U2 S2 (1) где U> — падение напряжения на электродах первой образцовой ячейки;

Uz — то же, на электродах второй образцовой ячейки;

S > — значение солености раствора в первой образцовой ячейке;

$ — то же, во второй образцовой ячейке.

По известным значениям соленостей S> и Sz и падений напряжения U< и Uz по формуле вычисляют искомое значение солености Sx.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности устройства, реализующего способ определения солености, является многоканальный кондукгометр, содержащий две кондуктометрические измерительные ячейки, одну рабочую и одну образцовую, перестраиваемый по частоте и амплитуде генератор переменного тока и измеритель.

Недостатком является низкая точность, особенно в области малых значений солености.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На чертеже схематически изображено устройство для реализации способа.

Устройство содержит генератор 1 переменного тока с перестраиваемой частотой и амплитудой, входное устройство 2, коммутатор 3, вольтметр 4, кондуктометрический зонд 5, включающий первую образцовую ячейку 6, рабочую ячейку 7, вторую образцовую ячейку 8, электроды 9, горизонтальные стенки 10, соединительные перемычки 11.

Все три ячейки 6 — 8 входят в единый конструктив кондуктометрического зонда. Рабочая ячейка 7 выполнена проточной и образована двумя образцовыми ячейками 6, ячейка 8 находится между ними; Две вертикальные стенки рабочей ячейки 7 являются общими стенками смежных образцовых ячеек 6 и 8, Эти стенки, а также две другие параллельные им стенки образцовых ячеек выполнены из металла и являются электродами. Горизонтальные стенки 10 ячеек 6 и 8 выполнены из диэлектрика.

К двухпроводному входу входного устройства 2 подключен генератор 1, а три двухпроводных выхода входного устройства

2 подключены к соответствующим входам коммутатора 3. К четвертому и пятому двухпроводным входам коммутатора 3 подключены электроды образцовых измерительных ячеек 6, 8. Выход коммутатора 3 подключен к вольтметру 4, Поскольку по одному электроду ячеек 6 и 8,образуют электродную пару рабочей измерительной ячейки 7, коммутация этой электродной пары предусмотрена в коммутаторе 3.

Устройство работает следующим образом.

Переменный ток частотой F с выхода генератора 1 подают на вход входного устройства 2, представляющего собой, например, три гальванически развязанных

Г-образных резистивных звена, в которых резистор, включенный параллельно выходному сопротивлению генератора, выполнен переменным и служит для установки значения тока. С выхода устройства 2 через коммутатор 3 подают переменный ток с частотой F< в диапазоне частот 20 — 500 Гц на электроды, например, рабочей 7 и первой образцовой 8 (заполненной раствором известной солености S>) ячеек. С помощью переменных резисторов устройства 2 устанавливают равные токи, протекающие по названным электродам так, чтобы при

1733989 частоте F1 выполнялось равенство падений напряжения на электродах 9 рабочей 7 и первой образцовой 6 измерительных ячеек (Ох=01).

С помощью коммутатора 3 выход уст- 5 ройства 2 подключат к электродам 9 рабочей 7 и второй образцовой 8, заполненной раствором с соленостью 32, ячеек. Пропускают через названные электроды токи равной величины. Изменяют частоту 10 переменного тока генератора 1 до значения

F2 в диапазоне частот 20 — 500 Гц, при котором выполняется равенство (1).

По известным значениям солености S1 и S2 и измеренным значениям напряжения 15

U1 и U2 по формуле (2) вычисляют искомое значение солености S<.

Формула изобретения

1. Способ определения солености мор- 20 ской воды, заключающийся в том, что производят измерение в двух кондуктометрических измерительных ячейках с исследуемой и образцовой солевой средой, определяют удельную электропро- 25 водность исследуемой и образцовой сред и рассчитывают соленость по результатам измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения в области малых значений солености и(или) в 30 условиях непостоянства солевого состава, дополнительно проводят измерения в третьей образцовой ячейке, заполненной раствором с соленостью, отличной от солености первой образцовой ячейки, для чего 35 пропускают равные токи через электроды первой образцовой и рабочей измерительных ячеек, изменяют частоту переменного тока F1 в диапазоне частот 20-500 Гц, до тех пор пока не установится равенство напря- 40 жений на электродах рабочей и первой образцовой ячеек (01=Щ, пропускают токи равной величины через электроды второй образцовой и рабочей измерительных ячеек, измеряют частоту переменного тока F2 в 45 диапазоне частот 20 — 500 Гц до установления равенства

01 S1

02 S2 где 01 — напряжение на электродах первой образцовой ячейки;

02 — падение напряжения на электродах второй образцовой ячейки;

S1 — значение солености раствора в первой образцовой ячейке;

$2 — значение солености раствора во второй образцовой ячейке, по известным значениям солености S1 и S2 по формуле вычисляют искомые значения солености, 0 (ss Я )

U1 — 02

2. Устройство для определения солености морской воды, содержащее две кондуктометрические измерительные ячейки, рабочую и образцовую, перестраиваемые по частоте и амплитуде генератор переменного тока и измеритель напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство снабжено дополнительной второй образцовой измерительной ячейкой, идентичной первой образцовой ячейке, причем все три ячейки выполнены цилиндрическими и объединены в один конструктив, в котором ячейки расположены соосно таким образом, что рабочая ячейка выполнена проточной и находится между двумя образцовыми ячейками, причем стенки рабочей ячейки являются общими со стенками смежных образцовых ячеек, эти стенки, а также две другие параллельные им стенки образцовых ячеек выполнены из металла и являются электродами, а горизонтальные стенки образцовых ячеек выполнены из диэлектрического материала, в устройство введены также входное устройство и коммутатор, причем к двухпроводному входу входного устройства подключен генератор, а три двухпроводных выхода входного устройства подключены к трем соответствующим входам коммутатора, к четвертому и пятому двухпроводным входам коммутатора подключены электроды образцовых ячеек, а выход коммутатора подключен к измерителю.

1733989

Составитель Ю.Коршунов

Редактор M.Êoáûëÿícêàÿ Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 1665 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101