RU2115112C1 - Shf method determining concentration of electrolyte and gear for its realization - Google Patents
Shf method determining concentration of electrolyte and gear for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115112C1 RU2115112C1 RU95121408A RU95121408A RU2115112C1 RU 2115112 C1 RU2115112 C1 RU 2115112C1 RU 95121408 A RU95121408 A RU 95121408A RU 95121408 A RU95121408 A RU 95121408A RU 2115112 C1 RU2115112 C1 RU 2115112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- frequency
- controlled
- cell
- output
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемые изобретения относятся к физико-химическим исследованиям и могут быть использованы в химической и других родственных с ней отраслях промышленности. The proposed invention relates to physico-chemical research and can be used in chemical and other related industries.
Известен амплитудно-частотный способ определения концентрации электролита (см. кн. Лопатин Б.А. Высокочастотное титрование с многозвенными ячейками. М. : Химия, 1980, с. 9-13), размещенного в емкостной измерительной ячейке (ЕИЯ) с n звеньями резонансной частотнозадающей цепи генератора высокой частоты (ГВЧ), и подбора резонансной частоты по амплитудно-частотной характеристике, включающей изменение частоты и напряжения через равные промежутки времени, расчет параметров электролита по изменяемой частоте. Known amplitude-frequency method for determining the concentration of electrolyte (see book. Lopatin B. A. High-frequency titration with multi-link cells. M.: Chemistry, 1980, S. 9-13), placed in a capacitive measuring cell (EIA) with n resonant links frequency-setting circuit of a high-frequency generator (HHF), and selection of a resonant frequency according to an amplitude-frequency characteristic, including a change in frequency and voltage at equal time intervals, calculation of electrolyte parameters at a variable frequency.
Недостатком этого способа являются низкие точность и оперативность, связанные с заменой одной ЕИЯ на другую, недостаточно широкий диапазон измерения, так как каждая ячейка работает только в своем диапазоне, большая методическая погрешность, обусловленная тем, что искомые характеристики электролита хотя и находятся через частоту, но путем дополнительного преобразования амплитудно-частотной характеристики, то есть по амплитуде. The disadvantage of this method is the low accuracy and efficiency associated with the replacement of one EIA with another, not a wide measurement range, since each cell works only in its own range, a large methodological error due to the fact that the desired electrolyte characteristics, although found through the frequency, are by additional conversion of the amplitude-frequency characteristic, that is, in amplitude.
Наиболее близким является способ определения концентрации электролита (см. Патент РФ, N 2011983, G 01 N 27/02, 1994, Бюл. 8), размещенного в многозвенной ячейке частотно-задающей цепи генератора высокой частоты, включающий изменение частоты через равные промежутки времени, расчет параметров электролита по изменяемой частоте, изменение геометрии ячейки за счет последовательного включения в частотно-задающую цепь пар электродов заданной геометрии в различных сочетаниях, определение отношения изменения частоты к текущему значению частоты и определение концентрации электролита по частоте из наименьшего отношения. The closest is a method for determining the concentration of electrolyte (see RF Patent, N 2011983, G 01 N 27/02, 1994, Bull. 8), placed in a multi-link cell of the frequency-setting circuit of a high-frequency generator, including changing the frequency at regular intervals, calculation of electrolyte parameters by changing frequency, changing cell geometry by sequentially connecting pairs of electrodes of a given geometry in various combinations in the frequency-setting circuit, determining the ratio of frequency changes to the current frequency value and determined the concentration of electrolyte in frequency from the smallest ratio.
Недостатками этого способа являются относительно узкий диапазон измерения удельной электропроводности, а также крайне неравномерное распределение чувствительности выходного сигнала к изменению электропроводности. The disadvantages of this method are the relatively narrow range of conductivity measurements, as well as the extremely uneven distribution of the sensitivity of the output signal to a change in conductivity.
Известно устройство для определения концентрации электролита (см. кн. Лопатин Б.А. Высокочастотное титрование с многозвенными ячейками. М.: Химия, 1980, с. 9-13), состоящее из генератора высокой частоты, в цепь которого включена многозвенная емкостная измерительная ячейка. A device for determining the concentration of electrolyte (see book. Lopatin B. A. High-frequency titration with multi-link cells. M: Chemistry, 1980, pp. 9-13), consisting of a high-frequency generator, the circuit of which includes a multi-link capacitive measuring cell .
Недостатком данного устройства являются низкая точность, ограниченный диапазон измерения, так как каждая ячейка работает только в своем диапазоне, достаточно большое время на проведение одного эксперимента, связанное с введением перемычек для последовательной коммутации во времени электродов многозвенной ячейки. The disadvantage of this device is the low accuracy, limited measurement range, since each cell operates only in its own range, a sufficiently long time for one experiment, associated with the introduction of jumpers for sequential time switching of the electrodes of the multilink cell.
За прототип принято устройство (см. Патент РФ, N 2011983, G 01 N 27/02, 1994, Бюл. 8), состоящее из многозвенной ячейки, генератора высокой частоты, двунаправленного мультиплексора и микропроцессора. The prototype is a device (see RF Patent, N 2011983, G 01 N 27/02, 1994, Bull. 8), consisting of a multi-link cell, a high-frequency generator, a bi-directional multiplexer and a microprocessor.
Недостатком данного устройства являются низкая и неравномерная чувствительность и ограниченный диапазон измерения. The disadvantage of this device is the low and uneven sensitivity and a limited measurement range.
Предлагаемые изобретения направлены на повышение чувствительности, расширение диапазона измерения и функциональных возможностей. The present invention is aimed at increasing sensitivity, expanding the measurement range and functionality.
Цель достигается тем, что:
в способе определения концентрации электролита, размещенного в ячейке, включенной в цепь управляемого генератора частоты, включающем изменение частоты через равные промежутки времени, расчет параметров электролита по изменяемой частоте, в качестве управляемого генератора частоты используют СВЧ-генератор частоты, ячейку выполняют в виде цилиндрического объемного резонатора, в котором возбуждают электромагнитное колебание типа H011, начинают впуск электролита в заданный объем резонатора, постоянно настраивая частоту управляемого СВЧ-генератора частоты на собственную резонансную частоту колебания H011 резонатора, измеряют амплитуду выходного сигнала ячейки на резонансной частоте, при достижении амплитуды значения нормированного порога, при котором наблюдается максимальная чувствительность, прекращают впуск электролита, и по измеренной резонансной частоте рассчитывают искомую концентрацию электролита;
в способе по п. 1 дозируют объем электролита с измеренной концентрацией;
в устройстве для определения концентрации электролита, содержащем ячейку в цепи генератора управляемой частоты и микропроцессор, в качестве управляемого генератора частоты используют управляемый СВЧ-генератор частоты, дополнительно вводят компаратор, цифроаналоговый преобразователь, исполнительный механизм для управления впуском-выпуском электролита и давления в ячейке, которая выполнена в форме цилиндрического объемного резонатора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого через цифроаналоговый преобразователь подключен к первому выходу микропроцессора, вход которого соединен с выходом компаратора, второй выход - со входом управляемого СВЧ-генератора частоты, второй выход - со входом управляемого СВЧ-генератора частоты, а третий выход через исполнительный механизм - с управляющим входом ячейки;
в устройстве по п.3 управляемый СВЧ-генератор частоты включает в себя задающий генератор и программно-управляемую частотно-задающую цепь, состоящую из варикапа и закороченной длинной линии переменной длины, соединенной через мультиплексор со старшими разрядами управляющего входа управляемого СВЧ-генератора частоты, младшие разряды которого через цифроаналоговый преобразователь соединены с электродами варикапа.The goal is achieved by:
in the method for determining the concentration of electrolyte placed in a cell included in the circuit of a controlled frequency generator, including changing the frequency at regular intervals, calculating the parameters of the electrolyte at a variable frequency, a microwave frequency generator is used as a controlled frequency generator, the cell is made in the form of a cylindrical cavity resonator in which electromagnetic oscillation of type H 011 is excited, the electrolyte is introduced into the predetermined volume of the resonator by constantly tuning the frequency of the controlled microwave - a frequency generator for the natural resonant frequency of the oscillation H 011 of the resonator, measure the amplitude of the output signal of the cell at the resonant frequency, when the amplitude reaches the normalized threshold value at which the maximum sensitivity is observed, the electrolyte inlet is stopped, and the desired electrolyte concentration is calculated from the measured resonant frequency;
in the method according to
in a device for determining the concentration of an electrolyte containing a cell in a controlled frequency generator circuit and a microprocessor, a controlled microwave frequency generator is used as a controlled frequency generator, an additional comparator, a digital-to-analog converter, an actuator for controlling the electrolyte inlet-outlet and pressure in the cell are introduced, which made in the form of a cylindrical volume resonator, the output of which is connected to the first input of the comparator, the second input of which is through digital-analog the converter is connected to the first output of the microprocessor, the input of which is connected to the output of the comparator, the second output to the input of the controlled microwave frequency generator, the second output to the input of the controlled microwave frequency generator, and the third output through the actuator to the control input of the cell;
in the device according to
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: ячейку выполняют в виде цилиндрического ОР, в котором возбуждают электромагнитное колебание типа H011, начинают впуск электролита в заданный объем резонатора, постоянно настраивая частоту f управляемого СВЧ-генератора частоты на собственную резонансную частоту колебания ОР, измеряют амплитуду Ui выходного сигнала ячейки (амплитуда выходного сигнала пропорциональна нагруженной добротности Q цилиндрического ОР) на резонансной частоте, при достижении амплитуды значения нормированного порога Eoj, при котором наблюдается максимальная чувствительность, прекращают впуск электролита и по измеренной резонансной частоте рассчитывают искомую концентрацию.The essence of the proposed method is as follows: the cell is made in the form of a cylindrical OR, in which electromagnetic oscillation of type H 011 is excited, the electrolyte is started into the given volume of the resonator, constantly tuning the frequency f of the controlled microwave frequency generator to its own resonant frequency of the OR oscillation, the amplitude U is measured i output cell (amplitude proportional to the loaded Q of the output signal Q of the cylindrical PRs) at a resonant frequency when the amplitude value is normalized th threshold E oj, where maximum sensitivity is observed, stop the electrolyte inlet and the measured resonance frequency is calculated desired concentration.
На фиг. 1 и 2 приведены зависимости, поясняющие сущность способа. In FIG. 1 and 2 are dependencies that explain the essence of the method.
Переменный объем электролита с удельной электропроводностью γ, функционально связанной с концентрацией, помещают во внутреннюю полость цилиндрического ОР с заданной геометрией (фиг. 3). В ОР возбуждают колебание типа H011. В качестве информационных параметров ОР выступают резонансная частота f и добротность Q нагруженной системы (цилиндрический ОР с переменным объемом электролита). Зависимости f и Q для наиболее высокодобротного колебания H011 для случая горизонтального уровня электролита hт:
где
hrc=hт/c - нормированный уровень электролита;
ε = εa/ε0 - относительная диэлектрическая проницаемость электролита;
θγ - добротность, определяемая потерями энергии в проводящей среде;
Qст - потерями в металлической стенке ОР;
k1, k2, k3, k4 - числовые константы.A variable volume of electrolyte with electrical conductivity γ, functionally related to the concentration, is placed in the internal cavity of a cylindrical OR with a given geometry (Fig. 3). In the PR excite oscillation type H 011 . The resonance frequency f and the Q factor of the loaded system (cylindrical OR with a variable volume of electrolyte) act as information parameters of the OR. Dependences f and Q for the most high-Q oscillations H 011 for the case of a horizontal electrolyte level h t :
Where
h rc = h t / c is the normalized electrolyte level;
ε = ε a / ε 0 is the relative dielectric constant of the electrolyte;
θ γ is the quality factor determined by the energy loss in a conducting medium;
Q article - losses in the metal wall of the OP;
k 1 , k 2 , k 3 , k 4 are numerical constants.
На фиг. 1 показано расчетное семейство зависимостей добротности Q ОР проводимости электролита γ при различных величинах уровня электролита (при ε = 3, характер зависимостей не меняется при изменении, например, для водных растворов ε = 80, а меняется лишь величина Q), а на фиг. 2
зависимости чувствительности добротности (или амплитуды выходного сигнала ОР Ui = Q) от величины γ при разных величинах hrc. Анализ графиков фиг. 1 и 2 показывает, что максимум чувствительности (точки перегиба кривых Q = F2(γ) ) в диапазоне от 10-4 см/м до 1 см/м приходятся на один уровень Q= QSmax, который лишь при γ <10-4 см/м функционально зависит от γ (кривая QSmax=F3 (γ), см. идентичную кривую Smax=k•F3 (γ) на фиг. 2).In FIG. Figure 1 shows the calculated family of dependences of the Q factor Q OR of the electrolyte conductivity γ for various values of the electrolyte level (for ε = 3, the nature of the dependences does not change when changing, for example, for aqueous solutions ε = 80, but only the value Q changes), and in Fig. 2
the dependence of the quality factor (or the amplitude of the output signal OP U i = Q) on the value of γ for different values of h rc . The graph analysis of FIG. 1 and 2 shows that the sensitivity maximum (the inflection point of curves Q = F 2 (γ)) in the range of 10 -4 cm / m to 1 cm / m fall on one level Q = Q Smax, which is only for γ <10 - 4 cm / m functionally depends on γ (curve Q Smax = F 3 (γ), see the identical curve S max = k • F 3 (γ) in Fig. 2).
Таким образом, алгоритм, описывающий предложенный способ, на максимуме и постоянстве чувствительности в указанном широком диапазоне следующий: непрерывно подавая электролит в цилиндрический ОР, постоянно поддерживая изменением частоты генератора СВЧ ОР в резонансе, измеряют величину Q и при достижении ею величины QSmax = F3 (γ) (т.е. достижении амплитуды выходного сигнала ОР величине нормированного порога, пропорционального QSmax) измеряют резонансную частоту f. Зная зависимость (см. фиг. 1)
(1)
можно получить аналитическую зависимость
и, также, что главное, ей обратную
γ = F
Алгоритм определения функции (5): в точках пересечения кривых F2(hrc,ε,γ) (2) (фиг. 1) с кривой QSmax=F3 (γ) каждому уровню hrc ставится в соответствие электропроводность γ (например, γ = 10-2 см/м _→ hrc= 0,02) ) далее, используя зависимость f = F1(hrc,ε) (1), каждому уровню hrc ставится в соответствие частота, таким образом, каждой частоте fi соответствует своя электропроводность γi при условии постоянства ε. . При условии постоянства величины ε электролита величину γ рассчитывают по f генератора СВЧ.Thus, the algorithm that describes the proposed method, at maximum and constancy of sensitivity in the specified wide range, is as follows: continuously supplying electrolyte to a cylindrical OR, constantly supporting by changing the frequency of the microwave OR generator in resonance, measure Q and when it reaches Q Smax = F 3 (γ) (i.e., when the amplitude of the output signal OP reaches the value of the normalized threshold proportional to Q Smax ), the resonance frequency f is measured. Knowing the dependence (see Fig. 1)
(1)
can get analytical dependence
and also, most importantly, the opposite
γ = F
Algorithm for determining function (5): at the points of intersection of the curves F 2 (h rc , ε, γ) (2) (Fig. 1) with the curve Q Smax = F 3 (γ), each level h rc corresponds to the electrical conductivity γ (for example , γ = 10 -2 cm / m _ → h rc = 0.02)) then, using the dependence f = F 1 (h rc , ε) (1), each level h rc is associated with a frequency, thus, each frequency f i corresponds to its own electrical conductivity γ i provided that ε is constant. . Given the constancy of ε of electrolyte, γ is calculated from f of the microwave generator.
Вариантом предлагаемого способа является следующий: используя зависимости (5) и (1), можно формировать при известной или измеренной по предлагаемому способу γ (концентрации) электролита практически обратно ей (γ) пропорциональный объем дозы: впуск электролита в ОР продолжается до момента равенства амплитуды выходного сигнала нормированному порогу, при этом собственная резонансная частота нагруженной системы поддерживается равной частоте управляемого СВЧ-генератора частоты и определяется функцией f=F5 (γ) , в этом случае кондуктомер служит устройством прямого преобразования величины γ в объем дозы с применением для автоматического титрования.A variant of the proposed method is the following: using dependencies (5) and (1), it is possible to form a proportional dose volume with the known (or measured by the proposed method) γ (concentration) electrolyte practically inversely to it (γ): the electrolyte inlet into the OP continues until the output amplitude is equal signal to the normalized threshold, while the natural resonant frequency of the loaded system is maintained equal to the frequency of the controlled microwave frequency generator and is determined by the function f = F 5 (γ), in this case the conductivity meter serves t device for the direct conversion of the value of γ in the dose volume using for automatic titration.
На фиг. 3 приведена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ, и на фиг. 4 - схема построения программно-управляемого по частоте генератора. In FIG. 3 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method, and in FIG. 4 is a diagram of the construction of a software-controlled frequency generator.
Устройство состоит из цилиндрического ОР 1 с переменным объемом электролита, включенного на выходе СВЧ-генератора 2 с программно-управляемой частотно-задающей цепью 3, организующих управляемый СВЧ-генератор частоты, микропроцессора 4, цифроаналогового преобразователя 5 (ЦАП), компаратора 6, а также исполнительного механизма 7 для управления впуском-выпуском электролита и давления в ячейке, выполненной в виде цилиндрического ОР. The device consists of a
Частотно-задающая цепь 3 содержит закороченную длинную линию 8, варикап 9, мультиплексор 10 для коммутации линии 8 по старшим разрядам микропроцессора 4 и ЦАП 11 для преобразования младших разрядов микропроцессора 4 в управляемое напряжение варикапа 9. The frequency-
Изменение частоты f (ω = 2πf) происходит, например, по линейному закону в границах от нижней ωн до ωв верхней частоты. Управление генератором 2 осуществляется кодом Ni микропроцессора 4. Старшие разряды кода через мультиплексор 10 изменяют длину закороченной длинной линии 8 (полосковой длинной линии), перестраивая генератор 2 по поддиапазонам. Младшие разряды кода через ЦАП 11 преобразуются в управляющее напряжение, воздействующее на варикап 9, перестраивая плавно генератор 2 внутри поддиапазона. Длинная линия 8 с переменной длиной и варикап 9 включены в частотно-задающую цепь генератора 2, образуя эквивалентные Li и Ci, соответственно шаг дискретности определяется кодом, изменяющимся в пределах {Nmin,Nmax} с дискретой ΔN = 1, соответствующим { ωн,ωв} частотам диапазона с нормой Δω. Исходя из погрешности изменения частоты εω = Δω/ω и кода εN = ΔN/Nmin, вычисляются значения
Nmax = ωв/Δω и Nmin = ωн/Δω ,
т.е. код Ni= ωi/Δω. Текущая частота ωi генератора 2 зависит от параметров Li, Ci частотно-задающей цепи 3:
Задавая погрешность дискретизации частоты εω = Δω/ω0, код Ni вычисляется как
Ni = (i•εω)-1. (6б)
Микропроцессор 4 управляет частотой генератора 2 через код Ni и погрешность εω, изменяет напряжение на ЦАП 5 для регистрации (или задания) концентрации (объема, удельной электропроводности) по измеряемой частоте резонанса, а также служит для расчета, коррекции и колировки идентифицируемых характеристик электролита.A change in the frequency f (ω = 2πf) occurs, for example, according to a linear law in the range from the lower ω n to ω in the upper frequency. The
N max = ω in / Δω and N min = ω n / Δω,
those. code N i = ω i / Δω. The current frequency ω i of the generator 2 depends on the parameters L i , C i of the frequency-setting circuit 3:
Setting the sampling error of the frequency ε ω = Δω / ω 0 , the code N i is calculated as
N i = (i • ε ω ) -1 . (6b)
The
ЦАП 5 служит для преобразования кода Nj в пороговое напряжение Eoj для задания (или измерения) нормированного объема (концентрации) электролита в ОР 1. ЦАП 5 включен с другими блоками устройства в следящую обратную связь и организует сенсорный аналого-цифровой преобразователь. На выходе ЦАП 5 из кода Nj и опорного напряжения формируется микропроцессором 4 управляемое напряжение уставки
Компаратор 6 выполняет функцию амплитудного детектора и сравнивает с уставкой Eoj детектируемое напряжение Ui на выходе ячейки 1. При равенстве Ui= Eoj на выходе компаратора 6 формируется импульс управления τi микропроцессором 4 по условию:
В момент неравенства напряжений низкий потенциал логического нуля инициирует изменение кода Ni микропроцессора 4 по программе, а при появлении потенциала высокого уровня логической единицы в момент равенства напряжений интерфейсные программы прерываются и в микропроцессоре регистрируются коды Ni, Nj для расчета искомых характеристик. После идентификации параметров исследуемого электролита по соответствующим программам осуществляется j-ый цикл измерения. Каждый цикл измерения содержит i-циклов взвешивания при фиксации кода Nj, а при задании кода Ni измерение i-ого цикла включает j-циклов взвешивания.
The
At the moment of voltage inequality, the low potential of a logical zero initiates a change in the code N i of the microprocessor 4 according to the program, and when a potential of a high level of a logical unit appears at the moment of voltage equality, the interface programs are interrupted and the codes N i , N j are recorded in the microprocessor to calculate the desired characteristics. After identifying the parameters of the studied electrolyte according to the appropriate programs, the j-th measurement cycle is carried out. Each measurement cycle contains i-weighing cycles when fixing the code N j , and when setting the code N i, the measurement of the i-th cycle includes j-weighing cycles.
Рассмотрим работу устройства на примере первого режима. Consider the operation of the device as an example of the first mode.
В исходном состоянии в j-ом цикле на выходах микропроцессора 4 формируются коды уставки Nj и управления частотой ωi генератора 2 - Ni.In the initial state, in the jth cycle, the codes of the setpoint N j and frequency control ω i of the generator 2 - N i are generated at the outputs of the
В режиме диагностики для контроля состояния функционирования работоспособности определяются (задаются) значения частоты ω0 для пустой ячейки посредством нормировки значений Ni в i-ых циклах и Nj в j-ых циклах. При необходимости осуществляется калибровка исходных значений (Ni,Nj, ω0) в процессе поверки на растворах с нормированными характеристиками при заданных объемах vj заполнения ячейки 1.In the diagnostic mode, to monitor the state of the functioning of health, the frequency ω 0 for an empty cell is determined (set) by normalizing the values of N i in the i-th cycles and N j in the j-th cycles. If necessary, the initial values (N i , N j , ω 0 ) are calibrated during calibration on solutions with normalized characteristics at given volumes v j of filling
В режиме калибровки полученные значения ω0ij частот запоминаются в ОЗУ микропроцессора 4 и принимаются в качестве нормированных значений для ij-ого цикла измерений.In calibration mode, the obtained values of ω 0ij frequencies are stored in the RAM of
В j-ом цикле измерения ОР 1 заполняется vj-ым объемом исследуемого раствора электролита с соответствующим значением концентрации. Микропроцессор 4 управляет частотой ωi генератора 2 по линейному закону кодом Ni. Частота генератора 2 последовательно изменяется от ωiв до i-ого значения частоты, соответствующего резонансу исследуемого электролита с Cj-ой концентрацией (при vj-ом объеме заполнения ячейки 1). Шаг дискретизации частоты Δω определяется единичным разрядом кода Ni с погрешностью εω.
На выходе ОР 1 детектируется напряжение амплитудой Ui. При достижении Ui значения, равного напряжению уставки Eoj, компаратор переключается в состояние логической единицы, интерфейсные программы прерываются, а в ОЗУ микропроцессора 4 регистрируется код Nim, соответствующий частоте настройки цилиндрического ОР. При этом для j-го цикла измерения рассчитываются искомые параметры электролита.In the jth measurement cycle, OR 1 is filled with the v jth volume of the studied electrolyte solution with the corresponding concentration value. The
At the output of
Значение напряжения уставки Eoj определяется в процессе калибровки из соотношения
Qпуст - добротность пустого ОР; α - коэффициент пропорциональности.The value of the setpoint voltage E oj is determined during the calibration process from the relation
Q is empty - quality factor of empty OR; α is the coefficient of proportionality.
Код уставки Nj из (7) и (9) равен
.The setpoint code N j from (7) and (9) is
.
При попадании трех отчетов частоты в полосу пропускания пустого ОР код уставки Nj через погрешность εω с учетом εω = Δω/ω0; Δωпп = ω0/Qпуст= ω0/2QSmax= ω0•α/2E0j и (7) имеет вид
и связан с кодом (см. (6.б))
Нормированные параметры в микропроцессоре 4 функционально взаимосвязаны и рассчитываются по соответствующим алгоритмам.When three frequency reports fall into the passband of an empty OR, the setpoint code is N j through the error ε ω taking into account ε ω = Δω / ω 0 ; Δω nn = ω 0 / Q is empty = ω 0 / 2Q Smax = ω 0 • α / 2E 0j and (7) has the form
and associated with the code (see (6.b))
The normalized parameters in
Исполнительный механизм 7, управляемый микропроцессором 4, осуществляет впуск-выпуск электролита и создает разряжение в ячейке в момент впуска и избыточное давление в момент выпуска электролита. The
Эффективность предлагаемых изобретений выражается:
1. в расширении диапазона измерений. В прототипе он равен одному порядку изменения электропроводности, для предлагаемого технического решения, с учетом теоретических и экспериментальных исследований, - три порядка изменения γ ;
2. в увеличении чувствительности за счет большей добротности нагруженной системы. Добротность цилиндрического ОР как системы с рассредоточенными параметрами примерно на два порядка выше добротности колебательной системы с сосредоточенными параметрами прототипа;
3. в увеличении функциональных возможностей - возможность дозирования электролита по известной или измеренной электропроводности, наряду с измерением концентрации, как в прототипе;
4. в постоянстве чувствительности выходного сигнала к изменению измеряемой величины на несколько порядков (фиг. 2).The effectiveness of the proposed invention is expressed:
1. in expanding the range of measurements. In the prototype, it is equal to one order of change in electrical conductivity, for the proposed technical solution, taking into account theoretical and experimental studies, - three order of change of γ;
2. in increasing the sensitivity due to the higher quality factor of the loaded system. The quality factor of a cylindrical OR as a system with dispersed parameters is about two orders of magnitude higher than the quality factor of an oscillating system with lumped prototype parameters;
3. in increasing functionality - the ability to dispense electrolyte according to known or measured electrical conductivity, along with measuring concentration, as in the prototype;
4. the constancy of the sensitivity of the output signal to a change in the measured value by several orders of magnitude (Fig. 2).
Способ апробирован на экспериментальной установке (фиг. 3), содержащей цилиндрический ОР, изготовленный из меди:
Диаметр ОР мм - 70
Высота ОР мм - 100
Резонансная частота колебания пустого ОР, ГГц - 3,7
В качестве проводящей среды использовались модельные растворы KaCl. Измерения заключались в измерении резонансной частоты и добротности нагруженной системы при различных уровнях и электропроводностях электролита:
Q = fрез/Δf 0,707 .
Эксперимент показал, что постоянство и максимум чувствительности, при заданных размерах ячейки, приходится на диапазон от 10-4 см/м до 10-1см/м (фиг. 1). Несовпадение с теоретическим диапазоном измерения объясняется дисперсией электропроводности водных растворов и трудностью реализации очень малых уровней (менее 0,01•с).The method was tested on an experimental setup (Fig. 3) containing a cylindrical OR made of copper:
Diameter OR mm - 70
Height OR mm - 100
Resonant oscillation frequency of empty OR, GHz - 3.7
As a conductive medium, model solutions of KaCl were used. The measurements consisted in measuring the resonant frequency and quality factor of the loaded system at various levels and conductivities of the electrolyte:
Q = f res / Δf 0.707.
The experiment showed that the constancy and maximum sensitivity, for given cell sizes, falls in the range from 10 -4 cm / m to 10 -1 cm / m (Fig. 1). The discrepancy with the theoretical measurement range is explained by the dispersion of the electrical conductivity of aqueous solutions and the difficulty of realizing very small levels (less than 0.01 • s).
Реальные графики по сравнению с фиг. 1 полностью совпадают по характеру, но максимальная добротность пустого ОР практически в 1,7 - 1,9 раза меньше за счет потерь энергии на вывод ее из резонатора. Actual graphs compared to FIG. 1 completely coincide in character, but the maximum figure of merit of an empty OR is practically 1.7 - 1.9 times less due to energy losses for removing it from the resonator.
Таким образом, за счет предложенной совокупности действий и реализирующего их устройства, в отличие от известных технических решений, существенно расширяется диапазон измерения концентрации электролитов при постоянстве и максимуме чувствительности выходного сигнала к измеряемой концентрации и расширяются функциональные возможности за счет дозирования. Thus, due to the proposed set of actions and the device that implements them, in contrast to the known technical solutions, the range of measuring the concentration of electrolytes is significantly expanded with a constant and maximum sensitivity of the output signal to the measured concentration and the functionality is expanded by dosing.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95121408A RU2115112C1 (en) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Shf method determining concentration of electrolyte and gear for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95121408A RU2115112C1 (en) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Shf method determining concentration of electrolyte and gear for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95121408A RU95121408A (en) | 1998-02-20 |
RU2115112C1 true RU2115112C1 (en) | 1998-07-10 |
Family
ID=20174845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95121408A RU2115112C1 (en) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Shf method determining concentration of electrolyte and gear for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2115112C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111279187A (en) * | 2017-09-07 | 2020-06-12 | 泰科电子日本合同会社 | Concentration measuring instrument |
-
1995
- 1995-12-19 RU RU95121408A patent/RU2115112C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111279187A (en) * | 2017-09-07 | 2020-06-12 | 泰科电子日本合同会社 | Concentration measuring instrument |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101084432B (en) | Measuring device and method for recognizing foreign bodies in a product, particularly in tobacco, cotton or another fiber product | |
RU2144183C1 (en) | Method and system determining density of liquid | |
US6292104B1 (en) | Capacitance type detector | |
RU2115112C1 (en) | Shf method determining concentration of electrolyte and gear for its realization | |
US6292002B1 (en) | Crystal resonant frequency sensor | |
RU2567446C1 (en) | Method to measure quantity of dielectric liquid in metal reservoir | |
RU2011983C1 (en) | Method and device for determining electrolyte concentration | |
RU2671936C1 (en) | Substance in the tank level measuring method | |
RU2427851C1 (en) | Method of measuring physical quantity | |
RU2132547C1 (en) | Electrolyte concentration measuring device | |
RU2105295C1 (en) | Method determining concentration of electrolyte and gear for its implementation | |
RU95121408A (en) | MICROWAVE METHOD FOR DETERMINING ELECTROLYTE CONCENTRATION (ITS OPTIONS) AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2626458C1 (en) | Method of measuring physical properties of liquid | |
RU2332659C1 (en) | Method of measurement of fluid physical properties | |
RU2367965C1 (en) | Method for measurement of resonance frequency and device for its realisation | |
RU2029247C1 (en) | Method of measuring physical parameter of object | |
RU2192646C1 (en) | Device determining dielectric permittivity of liquid | |
RU2579359C1 (en) | Method of measuring physical quantity | |
SU737884A1 (en) | Device for measuring electrophysical characteristics of piezoceramic resonators | |
RU2786527C1 (en) | Method for measurement of physical properties of liquid | |
SU741128A1 (en) | Liquid analysis device | |
RU2645435C1 (en) | Method of measuring amount of substance in a metal container | |
Sanchez et al. | New method for the measurement of coupling coefficients of transmission cavities | |
RU2427805C1 (en) | Measuring device of liquefied gas in closed tank | |
SU913203A1 (en) | Method of determination of material electrophysical parameters |