Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости

Изобретение относится к измерительной технике и к технике измерения свойств материалов с помощью электромагнитных средств, в частности к конструкциям измерительных сосудов (ячеек) для проведения таких измерений в жидких средах. Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости содержит открытый диэлектрический сосуд прямоугольного сечения для исследуемой жидкости, выполненный из изоляционного материала, снабженный как минимум двумя измерительными электродами, ограничивающими заполненный жидкостью измерительный участок (канал). При этом ячейка дополнительно снабжена герметичной крышкой, выполненной из изоляционного материала, упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской спирали Архимеда, имеющей одинаковое сечение по всей длине канала, а электроды выполнены бесконтактными и изолированы от исследуемой жидкости слоем диэлектрика. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений за счет отсутствия в устройстве гальванического контакта между электродами и исследуемым раствором, повышение повторяемости результатов измерений при проведении исследований в средах, где может происходить сильное обрастание за счет осаждения грязи, масла и т.д., одновременное упрощение процесса проведения разборки и очистки ячейки в процессе эксплуатации, а также расширение области применимости ячейки за счет получения возможности проведения исследований в средах, где может происходить сильное обрастание за счет осаждения. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и к технике измерения свойств материалов с помощью электромагнитных средств, в частности к конструкциям измерительных сосудов (ячеек) для проведения таких измерений в жидких средах.

Известна ячейка для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и удельного объемного электрического сопротивления [ГОСТ 6581-75. Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний М.: ИПК изд-во стандартов. 16 с. Дата введения 01.01.77]. Ячейка содержит выполненный в виде плоского металлического сосуда наружный (высоковольтный) электрод, внутри которого и соосно с ним установлены с образованием измерительного конденсатора внутренний (измерительный) и охранный металлические электроды, размещенные и закрепленные на изолирующем основании, выполненном в виде крышки упомянутого сосуда, а исследуемая жидкость заливается до заполнения межэлектродного пространства. Недостатком известного устройства является наличие гальванического контакта между электродами и исследуемой жидкостью, который вызывает в ячейке возникновение сложных электрохимических явлений электродной поляризации и сопровождается значительными погрешностями при измерениях на низкой частоте, а особенно - на постоянном токе. В частности, на характер поляризации и на величину погрешности оказывает большое влияние материал электродов, поэтому для изготовления электродов желательно использовать благородные металлы (платину), что приводит к значительному удорожанию конструкции.

В последнее время большое внимание уделяется разработке нового экспериментального диэлькометрического метода, названного индуктивным или L-методом и позволяющего изучать в слабых вихревых электрических полях соленоидальных L-ячеек низкочастотные поляризационные процессы в жидкостях, по искаженные токами проводимости. [Семихина Л.П. Низкочастотная диэлькометрия жидкостей в слабых вихревых электрических полях: диссертация… доктора физико-математических паук: 01.04.01 / Ин-т аналит. приборостроения РАН. - Санкт-Петербург, 2007. - 230 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-1/372]. В работе [Семихина Л.П.] подчеркивается, что метод исследования позволяет получить новую информацию о свойствах и внутренней структуре жидкостей, пригодную для построения их адекватных теоретических моделей. Реализация метода требует создания новых, более совершенных ячеек для проведения измерений.

Известна также ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, содержащая проточный сосуд для исследуемой жидкости, образованный диэлектрической трубкой, поверх которой намотана катушка индуктивности [Заринский В.Л., Ермаков В.И. Высокочастотный химический анализ. - М.: Наука, 1970. - С.74]. При этом измеряемая жидкость обязательно должна заполнять весь объем диэлектрической трубки, которая может быть изогнутой. Недостатком известного устройства по этому изобретению является недоступность рабочего объема диэлектрической трубки для проведения регулярной профилактической очистки ячейки и возникающие в связи с этим трудности при проведении исследований в средах, где может происходить сильное обрастание за счет осаждения грязи, масла, жира, гипса или извести. Обрастание стенок ячейки приводит к сужению площади поперечного сечения рабочего объема ячейки и к увеличению значения измеряемого сопротивления, т.е. вносит значительную дополнительную погрешность в результаты измерения. В работе [стр.3, пункт 2.1.1.1] подчеркивается, что конструкция ячейки должна быть удобной для ее разборки и проведения тщательной очистки.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, содержащая открытый диэлектрический сосуд прямоугольной формы для исследуемой жидкости, выполненный из изоляционного материала, снабженный как минимум двумя плоско-параллельными электродами, ограничивающими заполненный жидкостью измерительный участок (канал) [См. Измерения в промышленности: Справ, изд. в 3-х кн. Кн.3. Способы измерения и аппаратура: Пер. с нем. / Под ред. Профоса П. - М.: Металлургия, 1990. - С.169-171].

Недостатком этого устройства также является наличие гальванического контакта между электродами и исследуемым раствором, который вызывает возникновение сложных электрохимических явлений электродной поляризации и сопровождается значительными погрешностями при измерениях. В частности, на величину погрешности большое влияние оказывает материал электродов.

Задачей изобретения является создание простого устройства для измерения электрической проводимости жидкости, в котором отсутствует гальванический контакт между электродами и исследуемым раствором и связанные с этим значительные погрешности при измерениях.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства, обладающего конструкцией, удобной для ее разборки и проведения тщательной очистки, что приводит к повышению точности и повторяемости результатов измерений при проведении исследований в средах, где может происходить сильное обрастание за счет осаждения грязи, масла и т.д.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений за счет отсутствия в устройстве гальванического контакта между электродами и исследуемым раствором, кроме того, точность и повторяемость результатов измерений повышаются при проведении исследований в средах, где может происходить сильное обрастание за счет осаждения грязи, масла и т.д., одновременно упрощается процесс проведения разборки и очистки ячейки в процессе эксплуатации, а также расширение области применимости ячейки за счет получения возможности проведения исследований в средах, где может происходить сильное обрастание за счет осаждения.

Технический результат достигается тем, что ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, содержащая открытый диэлектрический сосуд прямоугольного сечения для исследуемой жидкости, выполненный из изоляционного материала снабженный как минимум двумя измерительными электродами, ограничивающими заполненный жидкостью измерительный участок (канал), согласно изобретению дополнительно снабжена герметичной крышкой, выполненной из изоляционного материала, упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской спирали Архимеда, имеющей одинаковое сечение по всей длине канала, а электроды изолированы от исследуемой жидкости слоем диэлектрика с образованием б.

Технический результат может быть достигнут и тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской квадратной спирали.

Технический результат может быть достигнут и тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской прямоугольной спирали.

Технический результат может быть достигнут и тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской гексагональной спирали.

Технический результат может быть достигнут также и тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской тетрагональной спирали.

На фиг.1 представлен общий вид ячейки для измерения электрической проводимости жидкости, выполненной в форме плоской спирали Архимеда.

На фиг.2 представлен общий вид ячейки для измерения электрической проводимости жидкости, выполненной в форме плоской квадратной спирали.

На рисунке 3 представлена электрическая схема ячейки, включенной в состав параллельного колебательного контура.

На рисунке 4 представлена электрическая схема ячейки, включенной в состав последовательного колебательного контура.

На рисунке 5 представлены резонансные кривые для различных значений добротности ячейки Q.

На рисунке 6 представлены: а) ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, выполненная в форме плоской гексагональной спирали;

б) ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, выполненная в форме плоской октагональной спирали.

Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, (фиг.1, 2) содержит плоское диэлектрическое основание 1, в толще которого выполнен открытый диэлектрический сосуд 2 прямоугольного сечения для исследуемой жидкости, выполненный из изоляционного материала. Сосуд снабжен как минимум двумя измерительными электродами 3, установленными на входном и выходном патрубках 4 ячейки. Электроды 3 ограничивают заполненный жидкостью измерительный участок (канал). Упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской спирали Архимеда, имеющей одинаковое сечение по всей длине канала, а электроды 3 изолированы от исследуемой жидкости слоем диэлектрика. Ячейка снабжена герметичной крышкой 5, выполненной из изоляционного материала, которая не позволяет жидкости не только выливаться из ячейки, но и переливаться из пространства одного витка спирали в пространство другого витка поверх разделяющей их стенки сосуда. На фиг.3, 4 представлена ячейка 6, включенная в состав параллельного и последовательного колебательного контура.

Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости может быть выполнена также в форме плоской гексагональной спирали (рис.6а) или в форме плоской октагональной спирали (рис.6б).

Предлагаемая ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, работает следующим образом. Полное сопротивление ячейки, выполненной в виде плоской спирали (сопротивление между контактами 3), имеет значительную индуктивную составляющую. Для измерения электрической проводимости ячейки чаще всего используются резонансные методы [Арш Э.И. Автогенераторные методы и средства измерений. - М.: Машиностроение, 1979. - 256 с.]

Ячейка включается в измерительную схему, представляющую собой последовательный или параллельный колебательный контур (рис.3-4). Для проведения измерений диэлектрической проницаемости жидкости с помощью предлагаемой ячейки необходимо дополнительно иметь перестраиваемый по частоте генератор колебаний, измеритель частоты и регистрирующую аппаратуру. Вещественную часть диэлектрической проницаемости обычно определяют но изменению резонансной частоты колебательного контура, а мнимую часть - по изменению его добротности.

Форма резонансных кривых для различных величин добротности Q показана на рис.5. Добротность Q радиотехнического колебательного контура с включенной в него ячейкой обратно пропорциональна активным потерям в нем. Конструкция измерительной ячейки предусматривает прохождение силовых линий электромагнитного ноля колебательного контура через анализируемую среду, поэтому потери в контуре зависят от электрической проводимости исследуемой среды. Исследование зависимости добротности колебательного контура от удельной электрической проводимости исследуемой среды, заполняющей ячейку, то есть определение постоянной ячейки, проводится на нервом этане, перед вводом ячейки в эксплуатацию.

Проградуировав предварительно измерительную ячейку по жидкостям с известной диэлектрической проницаемостью, можно по резонансным кривым определить диэлектрическую проницаемость исследуемой жидкости.

Преимуществами предлагаемой ячейки для измерения электрической проводимости жидкости, являются повышение точности и информативности измерений с одновременным расширением области применения устройства.

Повышение точности измерений электрической проводимости жидкости достигается за счет того, что отсутствует гальванический контакт между электродами и исследуемым раствором, который вызывает возникновение сложных электрохимических явлений электродной поляризации и сопровождается значительными погрешностями при измерениях. По нашим оценкам, точность повышается примерно с 10% до 2-3%.

Расширение информативности и области применения достигается за счет того, что предлагаемая ячейка позволяет изучать в слабых вихревых электрических полях плоских катушек низкочастотные поляризационные процессы в жидкостях, не искаженные токами проводимости, а также может использоваться в средах, где может происходить сильное обрастание за счет осаждения грязи, масла, жира, гипса или извести. Конструкция ячейки позволяет производить регулярную профилактическую очистку ее рабочего объема от нарастаний, приводящих к сужению рабочего капала ячейки и изменению ее сопротивления.

1. Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости, содержащая открытый диэлектрический сосуд прямоугольного сечения для исследуемой жидкости, выполненный из изоляционного материала, снабженный как минимум двумя измерительными электродами, ограничивающими заполненный жидкостью измерительный участок (канал), отличающаяся тем, что ячейка дополнительно снабжена герметичной крышкой, выполненной из изоляционного материала, упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской спирали Архимеда, имеющей одинаковое сечение по всей длине канала, а электроды выполнены бесконтактными и изолированы от исследуемой жидкости слоем диэлектрика.

2. Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской квадратной спирали.

3. Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской прямоугольной спирали.

4. Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской гексагональной спирали.

5. Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской тетрагональной спирали.

6. Ячейка для измерения электрической проводимости жидкости по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый измерительный участок (канал) выполнен в форме плоской октагональной спирали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), предназначено для измерения коэффициента отражения СВЧ нагрузок в миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазоне радиоволн и может быть использовано для контроля в процессе производства коэффициента отражения отражающих материалов, например используемых для изготовления рефлекторов антенн.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения эквивалентных параметров CG-двухполюсников. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой, а именно к микропроцессорным системам управления и диагностики тепловозов.

Изобретение относится к измерительной технике на СВЧ и может использоваться при проектировании изделий электронной техники СВЧ различного назначения. .

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения проводимости и состава растворов, влажности различных сыпучих веществ устройствами с использованием бесконтактных емкостных кондуктометрических датчиков.

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции электрических машин и аппаратов. .

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при аттестации и контроле собственных S-параметров устройств для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ.

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции крупных электрических машин и аппаратов, имеющих большую постоянную времени

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения сопротивления заземляющего устройства и его составляющих: сопротивления растеканию заземляющего устройства и сопротивления границы раздела металл-грунт

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения сопротивления и индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения

Заявлено устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров рассеяния четырехполюсника на СВЧ. Техническим результатом заявленного устройства выступает упрощение и повышение точности устройства для измерения параметров рассеяния четырехполюсника на СВЧ и соответственно упрощение способа измерения. Технический результат достигается благодаря тому, что в устройство дополнительно введены четвертый электрический ключ - на входе измеряемого четырехполюсника, отрезок линии передачи - в интегральную схему, резистор - в ее цепь обратной связи, в качестве измерителя частотных характеристик используют измеритель модуля коэффициента отражения, при этом все четыре электрических ключа выполнены в виде полевых транзисторов с барьером Шотки, все три отрезка линии передачи выполнены длиной, равной одной восьмой длины волны в линии передачи, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе, сток четвертого полевого транзистора с барьером Шотки соединен с линией передачи на входе на расстоянии от входа измеряемого четырехполюсника, равном одной восьмой длины волны в линии передачи, исток соединен с одним концом дополнительного отрезка линии передачи, другой конец которого заземлен, сток первого полевого транзистора с барьером Шотки соединен с линией передачи на выходе на расстоянии от выхода измеряемого четырехполюсника, равном одной восьмой длины волны в линии передачи, исток соединен с одним концом одного отрезка линии передачи, другой конец которого заземлен, сток второго полевого транзистора с барьером Шотки соединен с линией передачи на выходе на расстоянии от выхода измеряемого четырехполюсника, равном одной четвертой длины волны в линии передачи, исток соединен с одним концом другого отрезка линии передачи, другой конец которого заземлен, сток третьего полевого транзистора с барьером Шотки в цепи обратной связи соединен с линией передачи на выходе измеряемого четырехполюсника, исток соединен с одним концом резистора цепи обратной связи, другой конец которого соединен с одним концом ее емкости, другой конец которой соединен с линией передачи на входе измеряемого четырехполюсника, а на затвор каждого из четырех полевых транзисторов с барьером Шотки подают постоянное управляющее напряжение от соответствующего источника постоянного управляющего напряжения. 4 ил.

Группа изобретений относится к электроизмерительной технике и предназначена для использования в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами. Между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления подключают измерительную цепь, содержащую управляемый дополнительный источник постоянного тока формирующий однополярное двухступенчатое напряжение, при этом, с целью снижения измерительного напряжения дополнительного источника, с цепью заземления соединяют полюс дополнительного источника одноименный с подключенным полюсом контролируемой цепи. Устройство содержит измерительную цепь, включенную между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления и состоящую из управляемого дополнительного источника постоянного тока, ограничительных резисторов и токового шунта, микропроцессорный элемент, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания аналоговой части микропроцессорного элемента, блок передачи измерительной информации, при этом, параллельно токовому шунту, подключена цепь из последовательно соединенных масштабирующих операционных усилителей, а параллельно дополнительному источнику подключен еще один операционный усилитель с делителем напряжения на входе, выходы операционных усилителей соединены с входами аналого-цифрового преобразования микропроцессорного элемента, а выход микропроцессорного элемента, управляющий дополнительным источником, имеет функцию широтно-импульсной модуляции. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов. Техническим результатом является повышение надежности диагностирования электрических цепей и достоверности диагностируемых параметров. В способе диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов, в диагностируемую электрическую цепь дополнительно последовательно подключают конденсатор, на вход цепи подают переменное напряжение промышленной частоты и в режиме установившихся гармонических колебаний измеряют амплитуду и фазовый сдвиг напряжения на конденсаторе относительно поданного напряжения, вычисляют относительную амплитуду в виде отношения амплитуды напряжения на конденсаторе к амплитуде подаваемого напряжения и в качестве диагностируемых параметров принимают значение фазового сдвига и вычисленное значение относительной амплитуды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам определения электрических свойств материалов, и может быть использовано для создания веществ, обладающих требуемыми зависимостями удельной электропроводности от давления, которые применяются, например, при оценке изменения во времени горного давления в породных массивах. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность определения зависимости удельной электропроводности пластичного вещества. Технический результат достигается за счет возможности определения зависимости удельной электропроводности пластичного вещества от давления. Устройство включает диэлектрическую трубку, в один конец которой вставлена первая металлическая втулка с внутренней резьбой, в нее вкручен винт, а во второй ее конец вставлена вторая металлическая втулка с установленным на ней датчиком давления, подключенным кабелем к регистратору давления. Электродами являются первая и вторая металлические втулки, подключенные проводниками тока к регистратору сопротивления. Диэлектрическая трубка герметизирована. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля электрофизических параметров полупроводниковых приборов, и может быть использовано для измерения емкости любого двухполюсника. Технический результат заявляемого изобретения заключается в уменьшении погрешности измерения емкости полупроводникового прибора до 2% при частоте тестового сигнала 1 кГц, амплитуде тестового сигнала 10 мВ и постоянном токе через полупроводниковый прибор до 1 мА. Технический результат достигается благодаря тому, что устройство для измерения емкости полупроводникового прибора содержит полупроводниковый прибор, преобразователь емкость-напряжение, первый аналого-цифровой преобразователь, а также в него дополнительно включены измеритель фазового сдвига, блок вычисления и блок управления, при этом преобразователь емкость-напряжение выполнен в виде гиратора электрического импеданса, выполняющего преобразование емкости в фазовый сдвиг напряжения, и первый аналого-цифровой преобразователь расположен в измерителе фазового сдвига. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения вольт-амперных (ВАХ) и вольт-фарадных (ВФХ) характеристик двухполюсников. Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - создание способа, позволяющего одновременно измерять ВАХ и ВФХ двухполюсника по результатам регистрации тока через двухполюсник и напряжения на двухполюснике в дискретные моменты времени в условиях продолжающегося заряда-разряда емкости двухполюсника. Технический результат достигается благодаря тому, что на двухполюсник воздействуют тестовым видеоимпульсом напряжения, регистрируют значения тока через двухполюсник ij и напряжения на двухполюснике uj в дискретные моменты времени tj, рассчитывают значения производной по времени напряжения на двухполюснике в моменты времени tj, по результатам интерполяции таблично заданных функций получают зависимости токов через двухполюсник ir(u) и if(u) от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса, а также зависимости производных по времени напряжения на двухполюснике и от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса, причем аргументом таблично заданных функций считают зарегистрированные напряжения на двухполюснике uj на фронте видеоимпульса для функций ir(u) и и зарегистрированные напряжения на двухполюснике и, на спаде видеоимпульса для функций if(u) и , а значениями таблично заданных функций считают зарегистрированные значения тока через двухполюсник ij на фронте видеоимпульса для функции ir(u), зарегистрированные значения тока через двухполюсник на спаде видеоимпульса для функции , рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике на фронте видеоимпульса для функции и рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике на спаде видеоимпульса для функции , отыскивают ВАХ iIV(u) по формуле и ВФХ C(u) по формуле или . Во втором варианте предлагаемого способа ВФХ отыскивают но формуле . 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх