Способ контроля электропроводности жидких полупроводящих сред

 

Изобретение относится к измерительной технике - к области измерения и контроля электрофизических свойств жидких технологических сред. Жидкую полупроводящую среду помещают в переменное электромагнитное поле и измеряют один из параметров электромагнитного поля, по которому судят об электропроводности. Поле возбуждают в виде замедленной волны и измеряют величину затухания такой волны, по которой судят об электроповодности полупроводящей среды. Технический результат заключается в увеличении чувствительности и точности контроля относительно малой электропроводности жидких технологических сред. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения и контроля электрофизических свойств жидких технологических сред, и может быть использовано для контроля свойств полупроводящих органических жидкостей и нефтепродуктов.

Известен способ измерения электропроводности жидких полупроводящих сред и материалов, заключающийся в том, что в контролируемую среду помещают два электрода и измеряют сопротивление между ними, по которому судят о электропроводности контролируемой среды [1].

Недостатком известного способа является низкая чувствительность и точность измерения из-за сложной конфигурации силовых линий тока и быстрого загрязнения электродов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является выбранный заявителем прототип - способ контроля электропроводности, заключающийся в том, что контролируемую среду помещают в электромагнитное поле высокой частоты и измеряют комплексное сопротивление, нагружающее источник электромагнитной энергии и зависящее от электропроводности среды [2].

Недостатком известного способа является низкая чувствительность контроля при малой проводимости среды, вызванная малыми потерями, а также большая температурная погрешность, вызванная нестабильностью диэлектрической проницаемости среды.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение чувствительности и точности контроля относительно малой электропроводности жидких технологических сред и нефтепродуктов.

Решение технической задачи достигается тем, что жидкую полупроводящую среду помещают в переменное электромагнитное поле и измеряют один из параметров электромагнитного поля, по которому судят о электропроводности, согласно изобретению электромагнитное поле возбуждают на участке измерения в виде замедленной волны и измеряют величину затухания такой волны, по которой судят о электропроводности полупроводящей среды, причем коэффициент замедления волны электромагнитного поля n, длина участка измерения l и измеряемое значение электропроводности σ связаны соотношением: (σnl)≈3(10^-4...10^-2).

Способ контроля электропроводности жидких полупроводящих сред иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для реализации способа контроля. На фиг.2 представлены экспериментальные графики зависимостей коэффициента затухания К₃ от электропроводности σ контролируемых жидкостей с учетом концентрации раствора.

Предлагаемый способ контроля осуществляется следующим образом.

Контролируемую жидкую среду 1 пропускают вблизи поверхности замедляющей системы 2, подключенной к схеме измерения затухания электромагнитной энергии в виде согласующего шлейфа между измерительным генератором 3 электромагнитных колебаний высокой или сверхвысокой частоты и измерителем мощности 4. По измеренной величине затухания с помощью калибровочного графика или путем пересчета судят о электропроводности контролируемой жидкой полупроводящей среды. Величина объемной электропроводности σ контролируемой среды 1 определяется по измеренному значению коэффициента затухания К₃, который пропорционален длине l замедляющей системы и измеряемой электропроводности σ. Возможность достижения поставленной цели подтверждается экспериментально - примерами контроля проводимости различных жидких сред.

Графики зависимостей коэффициента затухания К₃ (в децибелах) от электропроводности σ контролируемых жидкостей - водных растворов электролитов - обозначаются на фиг. 2 следующим образом: для NaCl - кривой А, для CuSO₄ - кривой В и для водной суспензии моторного масла типа М6 - кривой С. Представленные зависимости получены экспериментально для различных концентраций указанных сред (5. ..25%) при температуре 20^oС. В качестве чувствительного элемента использовалась спиральная замедляющая система с коэффициентом замедления 40 и длиной участка измерения 22 см.

Из графиков, приведенных на фиг.2, следует, что при электропроводности растворов меньших 10^-5 Сим/м, контроль проводимости сред затруднен в связи с малыми изменениями К₃ от σ. В случае значений σ, превышающих 10^-1 Сим/м, наступает насыщение, характеризуемое относительно большими и достаточно стабильными значениями электропроводности растворов при малых изменениях затухания, что приводит к снижению чувствительности и точности контроля.

Таким образом, увеличение чувствительности и точности контроля относительно малой электропроводности жидких технологических сред и нефтепродуктов наиболее эффективно достигается при контроле предлагаемым способом значений удельных проводимостей в диапазоне 3(10^-4...10^-2)Сим/м, коэффициентах замедления n порядка 10...100 и интервалах длин участка измерения l=10^-2...1 м.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. - Л.: Энергоатомиздат, 1983, С.232.

2. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. - Л.: Энергоатомиздат, 1983, С.235.

Формула изобретения

Способ контроля электропроводности жидких полупроводящих сред, заключающийся в том, что полупроводящую среду помещают в переменное электромагнитное поле и измеряют один из параметров электромагнитного поля, по которому судят о электропроводности, отличающийся тем, что электромагнитное поле возбуждают в виде замедленной волны и измеряют величину затухания волны, по которой судят о электропроводности полупроводящей среды, при этом отношение контролируемого коэффициента электропроводности жидкой полупроводящей среды σ к фазовой скорости замедленной волны ν_ф определяется соотношением где с - скорость света; l - длина участка контроля (измерения).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2