PL212724B1

PL212724B1 - Sposób określania składu materiałów stałych metodą elektryczną

Info

Publication number: PL212724B1
Application number: PL382349A
Authority: PL
Inventors: Janusz Kazimierz Krochmal; Stanisław Rychlicki; Kazimierz Twardowski; Jacek Traple
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2012-11-30
Also published as: PL382349A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób określania składu materiałów stałych metodą elektryczną, zwłaszcza skał i minerałów ilastych, znajdujący zastosowanie w przemyśle wiertniczym, wydobywczym, ceramicznym, budowlanym oraz laboratoriach fizykochemicznych.

Znane sposoby określania zawartości wilgoci w materiałach stałych metodą elektryczną polegają na pomiarze parametru elektrycznego badanego materiału, na przykład pojemności lub rezystancji, będących funkcją jego wilgotności i porównaniu z wielkościami wzorcowymi uzyskanymi dla materiałów o składzie uprzednio określonym innymi metodami termochemicznymi.

Znany z opisu patentowego nr PL 172 784 sposób analizy ilościowej mieszaniny składników o róż nych wł asnoś ciach dielektrycznych dla okreś lania zawartoś ci tł uszczu w tkance organizmów ż ywych polega na pomiarze dobroci obwodu rezonansowego przed umieszczeniem badanej próbki oraz dobroci tłumionej przez umieszczoną w obwodzie rezonansowym badaną próbkę o skończonej przewodności elektrycznej. Skład badanej mieszaniny określa się z różnicy mierzonych dobroci obwodu rezonansowego, której wielkość zależy od całkowitej przewodności badanej próbki. Znajomość masy tej próbki oraz różnicy w przewodności elektrycznej pomiędzy składnikami próbki pozwala określić zawartość poszczególnych składników w badanym obiekcie o znanej masie.

Ponadto znany jest z polskiego opisu patentowego nr 198829 sposób określania składu substancji, zwłaszcza cieczy, polegający na pomiarze wielkości elektrycznej charakteryzującej próbkę badanej substancji umieszczonej pomiędzy elektrodami kondensatora pomiarowego, który wyróżnia się tym, że za pomocą elektronicznego miernika impedancji, wyposażonego w generator o przełączanej częstotliwości pomiarowego sygnału sinusoidalnego, a połączonego z kondensatorem pomiarowym, mierzy się kąt przesunięcia fazowego pomiędzy impedancją wypadkową kondensatora z próbką substancji, a jej składową rezystancyjną w zależności od zmian częstotliwości zawartej w zakresie 0 < f < 10⁸ Hz dla próbek wzorcowego roztworu mieszaniny o określonych stężeniach, a po przeliczeniu przedstawia się obrazowo przebiegi zmian kąta przesunięcia fazowego w skali logarytmicznej w zależności od częstotliwości przy określonych stężeniach. Następnie obrazuje się przebieg zmian kąta przesunięcia fazowego w zależności od zmian wartości przy wybranej co najmniej jednej częstotliwości. Z kolei po wprowadzeniu próbki badanego roztworu o szukanym stężeniu pomiędzy elektrody kondensatora pomiarowego mierzy się kąt przesunięcia fazowego przy wybranej uprzednio co najmniej jednej częstotliwości sygnału pomiarowego i odczytuje się wartość stężenia badanego roztworu bezpośrednio z wyznaczonej uprzednio zależ noś ci ką ta przesunię cia fazowego od zmian stężenia dla okreś lonego roztworu.

Sposób według wynalazku, polegający na pomiarze wielkości elektrycznej, charakteryzującej próbkę badanego materiału stałego umieszczoną pomiędzy elektrodami kondensatora pomiarowego charakteryzuje się tym, że za pomocą elektronicznego miernika impedancji, połączonego z kondensatorem pomiarowym, mierzy się kąt przesunięcia fazowego pomiędzy impedancją wypadkową kondensatora z próbką badanego materiału stałego, a jej składową rezystancyjną przy wybranej co najmniej jednej częstotliwości sinusoidalnego sygnału zasilającego kondensator pomiarowy zawartej w zakresie 0,5 - 10⁸ Hz, po czym uzyskane wyniki porównuje się z wartościami wyznaczonymi uprzednio przy określonej częstotliwości dla wzorcowych próbek danego materiału stałego o różnych udziałach objętościowych określonych innymi znanymi metodami.

Sposób określania składu materiałów stałych metodą elektryczną, według wynalazku, dzięki swojej prostocie pozwala na szybkie wyznaczanie składu objętościowego materiałów stałych zarówno w warunkach przemysł owych jak i laboratoryjnych.

Sposób określania składu materiałów stałych metodą elektryczną według wynalazku został bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres zależności zmiany kąta przesunięcia fazowego φ od częstotliwości przy określonym udziale iłu w materiale stałym w postaci mieszaniny iłu i piasku, a fig. 2 - wykres regresji liniowej zależności udziału iłu względem piasku w funkcji kąta przesunięcia fazowego przy określonej częstotliwości fk=1 dla tego materiału.

Sposób według wynalazku, polega na tym, że pomiędzy okładzinami kondensatora pomiarowego, połączonego z elektronicznym miernikiem impedancji, który wyposażony jest w generator napięcia sinusoidalnego o przełączalnej częstotliwości, umieszcza się kolejno n próbek wzorcowych materiału stałego w postaci mieszaniny iłu i piasku o różnych udziałach objętościowych iłu C1, C2,....,Cn określonych uprzednio innymi, znanymi metodami, gdzie C1 = 0% iłu, C2 = 5% iłu, C3 = 10% iłu, a następnie co 10% do 100% iłu dla Cn. Z kolei mierzy się kąt przesunięcia fazowego φ pomiędzy impedancją

PL 212 724 B1 wypadkową kondensatora z próbką wzorcową danego materiału, a jej składową rezystancyjną dla różnych wartości częstotliwości fk sinusoidalnego sygnału napięciowego zawartych w zakresie 0,5 10⁸ Hz, którym zasila się kondensator pomiarowy, a po przeliczeniu za pomocą układu przetwarzania danych przedstawia się obrazowo przebiegi zmian kąta przesunięcia fazowego φ w zależności od zmian częstotliwości sinusoidalnego sygnału napięciowego przy różnych udziałach objętościowych iłu C1, C2,...,Cn w mieszaninie materiału stałego (fig. 1). Następnie po wprowadzeniu próbki o szukanym udziale objętościowym pomiędzy elektrody kondensatora pomiarowego mierzy się kąt przesunięcia fazowego φ przy wybranej uprzednio częstotliwości wynoszącej fk=1 i odczytuje się wartość udziału objętościowego badanego materiału z równania regresji liniowej (fig. 2).

Claims

Sposób określania składu materiałów stałych metodą elektryczną polegający na pomiarze wielkości elektrycznej, charakteryzującej próbkę badanego materiału umieszczoną pomiędzy elektrodami kondensatora pomiarowego, znamienny tym, że za pomocą elektronicznego miernika impedancji połączonego z kondensatorem pomiarowym mierzy się kąt przesunięcia fazowego φ pomiędzy impedancją wypadkową kondensatora z próbką badanego materiału, a jej składową rezystancyjną przy wybranej co najmniej jednej częstotliwości fk sinusoidalnego sygnału zasilającego kondensator pomiarowy zawartej w zakresie 0,5 - 10⁸ Hz, po czym uzyskane wyniki porównuje się z wartościami wyznaczonymi uprzednio przy określonej częstotliwości dla wzorcowych próbek danego materiału stałego o róż nych skł adach okreś lonych innymi znanymi metodami.