Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам для измерения поверхностного натяжения, и может найти применение в различных отраслях промышленности для измерения состава и свойств жидкостей. Сущность изобретения: устройство обеспечивает введение автоматической компенсации влияния плотности на результат измерения поверхностного натяжения по результатам измерения объема пузырька газа в жидкости, проходящего через объемный СВЧ резонатор. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК г (я)ю 6 01 N 13/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

4 (лЭ

Од ф

>, (21) 4814162/25 (22) 16.04.90 (46) 07.04.93.Бюл. М 13 (72) М.М.Мордасов и Д.А.Дмитриев (56) Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем,— М,:Наука, 1973, с.158.

Авторское свидетельство СССР йг 1679279, кл. G 01 N 11/06, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам для измерения поверхностного натяжения жидкостей, и может найти применение в различных от. раслях промышленности при контроле состава и свойств жидкостей., . Цель изобретения — йовышение точности.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения поверхностного натяжения жидкостей.

Устройство содержит анализируемую жидкость в измерительном сосуде 1 (проточном или непроточном), внутри которого размещены металлическая сетка 2, приемная петля связи 3 и барботажная трубка 4. Барботажная трубка 4 является электромагнитным вибратором генератора СВЧ 5 и соединена с входом 6 коммутатора 7. Приемная петля связи 3 через усилитель 8 подключена к входу блока 9 автоматической подстройки частоты, Вход пневмоэлектрического преобразователя 10 соединен с га„„Ы2„„1897334 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэротидродинамическим устройствам для измерения поверхностного натяжения, и может найти приМенение в различных отраслях промышленности для измерения состава и свойств жидкостей. Сущность изобретения; устройство обеспечивает введение автоматической компенсации влияния плотности на результат измерения поверхностного натяжения по результатам измерения объема пузырька газа в жидкости, проходящего через объемный СВЧ резонатор, 1 ил, г

l зоподводящей трубкой 11, а его выход подключен к входу дифференциатора 12, выход которого соединен с входом 13 триггера 14 и с входом 15 триггера 16. Вход 17 триггера

14 подключен к выходу усилителя 8, а вход

18 триггера 16- к выходу формирователя 19.

Вход формирователя 19 соединен с выходом триггера 14 и входом 20 коммутатора 7. К выходу 21 коммутатора 7 присоединен вход преобразователя периода 22, а к выходу 23— вход преобразователя частоты 24, Выходы преобразователей 22 и 24 подключены, соответственно, к входам 25 и 26 множительно— делительного устройства 27, выход которого подключен к регистратору 28. Регулятор расхода воздуха 29 присоединен с входу 30 трехходового клапана 31 с исполнительным механизмом 32, к входу 33 клапана подключена газоподводящая трубка 11, а вход 34 соединен с атмосферой, Исполнительный механизм 32 соединен с выходом триггера 16, к входу 18 которого подключена кнопка пуска 35, и управляющий вход 36 множи- тельно-делительного устройства 27. К гене1807334, ратору 5 подключен выход блока 9 автоматической подстройки частоты.

Барботажная трубка 4 и приемная петля связи 3 изолированы от стенок измерительного сосуда при помощи диэлектрических вставок.

Устройство для измерения поверхностного натяжения работает следующим образом. 10

В начальный момент времени пузырек газа отсутствует в измерительном сосуде 1, Барботажная трубка 4 выполняет функцию электромагнитного вибратора генератора

СВЧ 5, поэтому в измерительном сосуде 1, в пространстве между барботажной трубкой 4 и металлической сеткой 2, возникают квазистационарные колебания в тороидальном объемном резонаторе с резонансной частотой 20

1 1

Р" 2Я ГС К78, где — индуктивность, обусловленная маг- 25 нитным потоком по кольцу тора объемного. резонатора, являющаяся постоянной и не зависящей от наличия жидкости в объемном резонаторе;

С- электрическая емкость между метал- 30 лической сеткой и верхом (торцом) барботажной трубки; о — диэлектрическая постоянная жидкости;

K — постоянный коэффициент, 35

Пуск устройства осуществляют нажатием кнопки пуска 35. При этом триггер 16 занимает состояние с единичным выходным сигналом,.воздействием которого на исполнительный механизм 32 осуществляется по- 40 дача газа с выхода регулятора расхода газа

29 на вход барботажной трубки 4, После подачи газа на вход барботажной трубки 4, на ее выходе начинает формироваться пузырек газа, Наличие пузырька газа 45 в электрическом поле тороидального объемного резонатора приводит к увеличению <рее

При достижении пузырьком газа макси, мального объема Vmax перед его отрывом от . среза барботажной трубки 4 частота fpea будет максимальной fpes max

При отрыве пузырька газа от барботажной трубки и его перемещении до выхода за металлическую сетку 2 резонансная частота практически не изменяется и является про- 55 порциональной максимальному объему пузырька, который в свою очередь определяется отношением поверхностного натяжения д к плотности р жидкости, т.е.

fpeamax Vmax И/

После подачи газа на вход барботажной трубки 4 начинается рост пузырька и давления в трубке, а на выходе пневмоэлектрического преобразователя 10 будет сигнал единичного уровня. В момент отрыва пузырька газа на выходе преобразователя 10 из-за уменьшения давления в трубке 4 появляется сигнал нулевого уровня, который после дифференцирования дифференциатором

12 поступает на вход 15 триггера 16 и переводит его в состояние с нулевым выходным сигналом. Клапан 31 переводится в состояние, при котором выход регулятора расхода газа

29 соединяется с атмосферой, тем самым прекращается подача газа на вход барботажной трубки, Единичный сигнал с выхода дифференциатора 12 поступает на вход 13 триггера 14 и переводит его в состояние с нулевым выходным сигналом. При поступлении такого сигнала на вход 20 коммутатора

7 сигнал.с выхода генератора СВЧ поступает на вход 23, С этого выхода сигнал поступает на преобразователь частоты fpeamax в пропорциональное число импульсов пъ которое будет пропорционально максимальному объему газового пузырька, т.е, п1- д/Р.

Импульсы в количестве п1 с выхода преобразователя 24 поступают на вход 26 множительно-делительного устройства 27.

После выхода пузырька газа за пределы тороидального резонатора, т.е. за металлическую сетку 2, частота на выходе генератора 5 становится минимальной 1р min и на выходе усилителя 8 появится сигнал высокого уровня, который воздействует на вход 17 триггера 14, который запускает блок 9 автоматической подстройки частоты генератора

5. Единичный сигнал с триггера 14 поступает на вход 20 коммутатора 7, что приводит к подключению его входа 6 к выходу 23. При этом частота fpes min поступает на вход преобразователя 22 и преобразуется в число импульсов nz, пропорциональное периоду поступающего на вход колебания, т.е. щ Т 1йрез min

При отсутствии пузырька газа в полости тороидал ьного резонатора резонансная частота f pea зависит от величины диэлектрической проницаемости жидкости я в электрическом поле резонатора. В свою очередь величина диэлектрической проницаемость жидкости пропорциональная ее плотности р при изме1807334 нении в небольшом диапазоне. По величине

1рез min в отсутствии пузырька газа в полости измерительного сосуда 1 судят о величине плотности р, поэтому пг rvp

Одновременно с поступлением на вход коммутатора 7 сигнал единичного уровня с выхода триггера 14 поступает на вход фор- 10 мирователя 19, сдвигающего передний фронт поступающего на его вход сигнала.

Через время сдвига т,, значение которого выбирается больше времени измерения плотности, на выходе формирователя появ- 15 ляется сигнал единичного уровня. Этим сигналом, поступающим на управляющий вход

36 множительно-делительного устройства 27, осуществляется ввод информации п=п хпг, где n — число импульсов, пропорциональ- 20 ное поверхностному натяжению жидкости д, в регистратор 28. Кроме того, сигналом с формирователя 19 триггер. переводится в состояние с единичным уровнем, которым вновь осуществляется подача газа на вход 25 барботажной трубки 4, Вновь на выходе барботажной трубки 4 начинает формироваться пузырек газа и процесс измерения повторяется.

Все операции, направленные на осуще- 30 ствление процесса измерения, осуществляются автоматически, с высокой точностью.

Измерительный сосуд 1 для исключения влияния изменения температуры на показания измерительного устройства необходи- 35 мо термостатировать.

Формула изобретения

Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей, содержащее из- 40 мерительный сосуд для контролируемой среды, в верхней части которого размещена металлическая сетка, а в нижней — барботажиая трубка, соединенная через пневмоэлектрический преобразователь с первым входом трехходового клапана, второй и третий входы которого соединены соответственно с атмосферой и выходом регулятора расхода газа, а трехходовой клапан соединен с исполнительным механизмом, барботажная трубка является электромагнитным вибратором генератора СВЧ, вход которого подключен с выходу блока автоматической подстройки частоты. соединенного через усилитель с приемной петлей связи, расположенной между дном измерительного сосуда и металлической сеткой, два триггера, дифференциатор, формирователь, кнопку пуска, регистратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно снабжено коммутатором, преобразователем частоты, преобразователем периода и множител ьно-делител ьн ым устройством, при этом один вход коммутатора подключен к выходу генератора СВЧ, а другой — с выходом первого триггера и через формирователь и кнопку пуска с одним из входов второго триггера, другой вход которого подключен к одному из входов первого триггера и к выходу дифференциатора, соединенного с выходом пневмоэлектрического преобразователя, второй вход первого триггера соединен с выходом усилителя, выход второго триггера — с исполнительным механизмом, выходы коммутатора подключены соответственно к преобразователю частоты и преобразователю периода, выходы которых подключены к входам множительно-делительного устройства, соединенного с регистратором, 1807334

Составитель M. Мордасов

Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп

Редактор

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

Заказ 1373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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