Способ индикации отклонения диэлектрической проницаемости веществ от заданного значения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

249026 бойз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 05.1Ч.1968 (№ 1230888/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18Х11.1969. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 19,1.1970

Кл. 421, 3/04

МПК G 01п

УДК 543.257.5(088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

А. Л. Левин и А, В. Казаков

Московский институт химического MRIIIHHOcTpopHHA

Заявитель

СПОСОБ ИНДИКАЦИИ ОТКЛОНЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ ВЕЩЕСТВ ОТ ЗАДАННОГО ЗНАЧЕНИЯ х о> 2Q>

G р (2) 30

Изобретение относится к бесконтактным методам определения физико-химических свойств веществ и может найти широкое применение в промышленной, а также лабораторной практике.

Известны способы индикации, заключающиеся в том, что об отклонении диэлектрической проницаемости от заданного значения судят по изменению реактивной или полной проводимости конденсаторной ячейки, содержащей исследуемое вещество. Однако существенное влияние на выходной сигнал оказывает,как величина активной проводимости вещества, так и диапазон ее возможного изменения. Корректирующие цепи, неизбежно присутствующие в устройствах, реализующих данный способ, усложняют их, что, как правило, делает его неприемлемым для упомянутых целей.

Предлагаемый способ индикации отклонения диэлектрической цроницаемости веществ от заданного значения свободен от этих недостатков. Для пояснения его реализации рассмотрим принципиальную измерительную схему резонансного преобразователя, содержащего емкостную бесконтактную ячейку (см. чертеж). Для,простоты ограничимся рассмотрением преобразователя с .параллельной измерительной схемой.

Здесь ГВЧ вЂ” генератор высокой частоты;

L — индуктивность колебательного контура;

С, — т еременный конденсатор, необ5 ходимый для настройки колебательного контура в резонанс перед началом измерений;

r — эквивалентное сопротивление потерь в контуре при отключен10 ной ячейке;

Я вЂ” электрическая схема замещения измерительной ячейки;

С, и C — емкости, обусловленные диэлектрическими свойствами сте15 нок ячейки и раствора соответственно;

Z, — сопротивление связи, включая внутреннее сопротивление генератора ГВЧ.

Величина Z; обеспечивает постоянство ампли20 туды притекающего к контуру тока (1=

const).

Полная проводимость эквивалентной схемы бесконтактной С-ячейки состоит из действиТе, I IIoÉ бр II AIHH IoÉ В „компонент

1,=О,+-1В,. (1)

Каждая из которых объясняется следующими выражениями

249026

7-до Сд + о> СдСд (Сд + Со) х<-+- д(С -+- С,) где о — круговая частота напряжения генератора;

1 у = — — электропроводность вещества.

Активная составляющая, проводимости ячейки 6 =f(3 представляет собой кривую с максимумом. Экстремум имеет место при электропроводности, зависящей от параметров высокочастотного устройства у m(С, + С,). (4)

Подстановка (4) в (2) дает экстремальное значение активной проводимости ячейки: (g С

6 max 1 (5) г(С, + Сд)

Для полной проводимости, представленной на измерительной схеме, можно, записать =а,+a+i (B,+.с, ), <6) Г где g= эквивалентная

r2 + соЯЬ2 ,проводимость контура при отключенной ячейке. активная хд — сод (Сд + Сд) хд +

Для реализации предложенного способа заполним ячейку при настройке контура в резонанс раствором с электропроводностью, соответствующей экстремуму на статической характеристике 6 =/(а), т. е, о (Сд + С,). (11)

После подстановки (11) в (10) и проведения соответствующих алгебраических преобразований для модуля проводимости получим

J Y) = iG ") +2G д+ а . (12) Из (12) следует, что если измерительная ячейка включена в контур, эквивалентная активная проводимость которого много меньше бр ", то выходной сигнал преобразователя функционально связан с емкостью С>, обусловленной диэлектрической проницаемостью исследуемого вещества е, и не зависит от его активной, проводимости ж. Действительно, при 6 р")) g уравнение (12) примет вид:

2 ) =6р "=

2 (Сд+ Сд)

Однако из (13) не следует, что в этом случае возможно производить измерения е при инвариантности выходного сигнала к электропроводности вещества ю. При выводе выражения (12) емкости С>, входящие в Вр и

Вр, отождествлялись. При изменении С> в процессе измерения это тождество нарушаетЕмкость, переменного конденсатора С „в процессе измерения фиксирована и из условия резонанса колебательного контура

Вр+ аC О (7) очевидна ее зависимость от электропроводности раствора ж„, находящегося в ячейке при настройке контура в резонанс перед началом измерений, поскольку Вр функционально связана с а зависимостью (3).

Выражая свС„из (7) и подставляя его значение в (6), для полной проводимости схемы получим

Y = Gy+ a+ j(Bg В",) (З) где Вр — реактивная проводимость ячейки, заполненной раствором с электропроводностью ж, 20 Выходной сигнал преобразователя,при условии, что 1=const, функционально связан только с модулем полной проводимости контура с ячейкой ) 1„/(6, + g) + (B, — В;) (g) 25 ся, и при этом, начинает сказываться изменение электропроводности вещества. Таким об35 разом, при изменении С> инвариантность выходного сигнала к электропроводности нарушается и, следовательно, по изменению выходного сигнала мы можем судить лишь об отклонении диэлектрической проницаемости ве40 щества е от заданного значения.

Предмет изобретения

1. Способ индикации отклонения диэлектри45 ческой проницаемости веществ от заданного значения с использованием ем костной бесконтактной ячейки, включенной в измерительную (например, контурную) схему, питаемую источником радиочастотных колебаний, и схе50 мы регистрации полной проводимости со вторичным прибором, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния на результаты измерения активной проводимости вещества в широком диапазоне изменения последней, 55 ячейку включают в колебательный контур, проводимость которого,при резонансе много меньше активной проводимости ячейки, заполненной раствором с номинальным значением диэлектрической проницаемости и элект60 ропроводностью Н,„=ж(С1+С), где Сд емкость стенок ячейки; С вЂ” емкость раствора, заполняют ее при настройке контура в резонанс раствором с упомянутыми диэлектрическими свойствами, а об отклонении диэлектри65 ческой проницаемости от заданного значения

Раскрывая G и В р согласно их значениям в формулах (2) и (3), получим

Сд Сг(Сд+ Сд) х„о Сд+ оРСдСд(Сд+ Сд) (1p)

<О (Сд + С,)д х + (C>+ С,)

249026

Вьи

Составитель Е. Бабарина

Техред 3. Н. Тараненко

Корректоры; В. Петрова и Е. Ласточкина

Редактор Н. Коган

Заказ 3719/16 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 судят,по изменению величины полной проводимости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения погрешностей, связанных с точностью приготовления эталонного раствора, при настройке контура в резонанс вместо ччейки к нему подключают электрический эквивалент ячейки, заполненной раствором с номинальным значением диэлектрической

5 проницаемости и электропроводностью Н „= го(С1+ C ).