RU2631340C1 - Свч-способ измерения концентрации водных растворов - Google Patents
Свч-способ измерения концентрации водных растворов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631340C1 RU2631340C1 RU2016135170A RU2016135170A RU2631340C1 RU 2631340 C1 RU2631340 C1 RU 2631340C1 RU 2016135170 A RU2016135170 A RU 2016135170A RU 2016135170 A RU2016135170 A RU 2016135170A RU 2631340 C1 RU2631340 C1 RU 2631340C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- concentration
- liquid
- absorption
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть использовано для определения концентраций веществ в водных растворах, в том числе для контроля влаги в углеводородных смесях, при контроле загрязнения водных сред, при контроле концентрации биологических клеток в суспензиях. Способ определения содержания воды в жидкостях заключается в повышении температуры при воздействии СВЧ-излучения на капиллярную трубку с исследуемой жидкостью в течение фиксированного промежутка времени и определении соответствующего изменения поглощения за этот промежуток времени, после чего на основании разности поглощения СВЧ-излучения жидкостью при различных температурах определяется концентрация воды в жидкости. Повышение точности измерений в условиях максимальной добротности резонатора является техническим результатом изобретения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области микроволновой диэлектрометрии и может быть использовано для определения концентраций веществ в сильнопоглощающих водных растворах, в целях контроля влаги в углеводородных смесях, загрязнения водных сред, концентрации биологических клеток в суспензиях.
Известны различные методы определения содержания воды в жидкостях. Наиболее известные из них: дистилляция (для растворимых смесей), центрифугирование (в основном, для несмешивающихся компонентов) и оптические методы (для дисперсий и эмульсий). Эти методы, взятые по отдельности, не могут быть применены ко всему диапазону смесей, простирающемуся от полностью растворимых до полностью нерастворимых. Следует отметить, что способы перегонки и центрифугирование не могут быть приспособлены для целей непрерывного и оперативного контроля. Кроме того, оптические методы, непригодны в случае непрозрачных объектов.
Перечисленные недостатки вышеприведенных методов могут быть минимизированы при использовании методов контроля с помощью измерения поглощения СВЧ-излучения в сильнопоглощающих жидких средах.
Такие методы обычно осуществляются путем пропускания потока исследуемой жидкости с помощью радиопрозрачного трубчатого элемента через СВЧ-излучение в волноводе или резонаторе.
Известны способы измерения диэлектрических характеристик жидкостей с помощью трубки, пропущенной через широкие стенки прямоугольного металлического волновода. При этом концентрации измеряемых веществ в диэлектрической трубке контролируются методом определения величины поглощения СВЧ-излучения, распространяющегося в волноводе [1, 2].
Недостаток данных способов заключается в том, что даже при минимальном уровне мощности генератора СВЧ-сигнала 0,1 мВт, обеспечивающего устойчивую работу измерительного устройства, имеет место существенное изменение амплитуды резонанса в зависимости от продолжительности облучения, свидетельствующее о СВЧ-нагреве исследуемого экспериментального образца водного раствора. Изменение амплитуды резонанса при СВЧ-облучении образца в течение минут достигало в некоторых случаях нескольких дБ, что свидетельствует о недопустимой погрешности измерений. Такая ситуация указывает на необходимость надежного термостатирования измерительной резонаторной кюветы в процессе измерений. Обеспечить условия термостатирования в данных условиях довольно сложно из-за того, что СВЧ облучаемая часть диэлектрической трубки, в которой находится исследуемый раствор, расположена внутри полого волновода. В случае «проточной» измерительной кюветы такого нагрева не наблюдается, так как движущаяся жидкость в диэлектрической трубке не успевает нагреться в зоне СВЧ-облучения. Однако для дорогостоящих биологических препаратов такой «проточный» режим работы измерительной ячейки неприемлем из-за непомерно высоких материальных затрат на проведение эксперимента.
Прототипом предлагаемого изобретения является работа [3], в которой для поглощения жидкости в цилиндрический волновод вводится СВЧ-излучение, интенсивность которого через слой измеряемой жидкости оценивается с помощью измерителя СВЧ-мощности. При изменении диэлектрической проницаемости измеряемой жидкости уровень контролируемой СВЧ-мощности меняется и по величине этого изменения определяется поглощение жидкости и, соответственно, концентрация раствора.
Технический результат изобретения заключается в том, что при сохранении точности измерений упрощается конструкция устройства за счет исключения процесса термостатирования образца и необходимости использования проточной системы измеряемой жидкости, что особенно важно для дорогостоящих материалов.
Технический результат достигается тем, что в СВЧ-способе измерения концентрации водных растворов, включающем помещение исследуемого образца в волновод и измерения поглощения раствором СВЧ-излучения в условиях максимальной добротности резонаторной измерительной системы, измерение поглощения СВЧ-излучения в образце производят непосредственно при включении СВЧ-излучения и после фиксированного определенного промежутка времени и по величине разности поглощений с помощью калибровочной кривой определяют концентрацию водного раствора.
Измерение содержания воды в жидкостях с помощью предлагаемого способа выполняется следующим образом. В диэлектрический капилляр, пронизывающий широкую стенку металлического прямоугольного волновода, наливается эталонный образец жидкости. Затем с помощью подвижных поршней, раздвигающих широкие стенки волновода, добиваются максимального значения добротности резонаторной измерительной системы, что регистрируется по величине амплитуды резонансной кривой на экране. Разность амплитуд резонансной кривой при последовательных измерениях эталонных образцов с разными концентрациями за фиксированное время - время нагревания воды в капиллярной трубке (в нашем случае 2 минуты) показывает изменение концентрации воды в исследуемой жидкости.
Работа выполнялась на панорамной установке Р2-66 на длине волны 21,7 ГГц. Было показано, что в водном растворе диэтиленгликоля наблюдается, практически, линейная зависимость изменения поглощения СВЧ-сигнала от концентрации воды в жидкости (Фиг. 1). Используя полученную калибровочную кривую зависимости изменения поглощения СВЧ-сигнала при нагревании исследуемой жидкости за определенное время, оценивали содержание в воды в контролируемых образцах диэтиленгликоля. Аналогичные процедуры измерения концентраций растворов могут быть выполнены и для других жидкостей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заявка ФРГ (DE) №OS 3741577, G01N 22/00 Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Konzentration einer zweikomponentigen Flussigkeit.
2. Авт. св. СССР №1307315, МПК4 G01N 22/00. Ячейка для измерения параметров жидких диэлектриков
3. Патент РФ №2222024, МПК7 G01R 27/26. Трубчатый датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкости.
Claims (1)
- СВЧ-способ измерения концентрации водных растворов, включающий помещение исследуемого образца в волновод и в условиях максимальной добротности резонаторной измерительной системы измерение величины поглощения СВЧ-сигнала в образце, отличающийся тем, что измерение величины поглощения СВЧ-излучения в образце производят непосредственно при включении СВЧ-излучения и после фиксированного определенного промежутка времени определяют разность величин поглощения и по этой разности с помощью калибровочной кривой определяют концентрацию водного раствора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016135170A RU2631340C1 (ru) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Свч-способ измерения концентрации водных растворов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016135170A RU2631340C1 (ru) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Свч-способ измерения концентрации водных растворов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631340C1 true RU2631340C1 (ru) | 2017-09-21 |
Family
ID=59931073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016135170A RU2631340C1 (ru) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Свч-способ измерения концентрации водных растворов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631340C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA039500B1 (ru) * | 2019-10-08 | 2022-02-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Аквар-систем" | Устройство измерения концентрации водной суспензии с использованием микроволн |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0902276A2 (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Microwave type concentration measuring apparatus |
JPH11258184A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Toshiba Corp | マイクロ波濃度計 |
JP2002090317A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-03-27 | Toshiba Corp | マイクロ波式濃度計 |
RU2222024C2 (ru) * | 2002-04-16 | 2004-01-20 | Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН | Трубчатый датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкости |
JP2012122795A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Univ Of Fukui | 生体由来分子その他の含水性有機高分子を含む試料の変化評価方法及びこの方法に用いられるマイクロ波空洞共振器 |
-
2016
- 2016-08-29 RU RU2016135170A patent/RU2631340C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0902276A2 (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Microwave type concentration measuring apparatus |
JPH11258184A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Toshiba Corp | マイクロ波濃度計 |
JP2002090317A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-03-27 | Toshiba Corp | マイクロ波式濃度計 |
RU2222024C2 (ru) * | 2002-04-16 | 2004-01-20 | Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН | Трубчатый датчик для измерения диэлектрических характеристик жидкости |
JP2012122795A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Univ Of Fukui | 生体由来分子その他の含水性有機高分子を含む試料の変化評価方法及びこの方法に用いられるマイクロ波空洞共振器 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA039500B1 (ru) * | 2019-10-08 | 2022-02-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Аквар-систем" | Устройство измерения концентрации водной суспензии с использованием микроволн |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10732093B2 (en) | Gas sensor | |
JP6291583B2 (ja) | 油中の低含水量の非破壊測定のための方法 | |
CN108107074B (zh) | 表征二维纳米材料热物性的双脉冲闪光拉曼方法及系统 | |
Jin et al. | Experimental measurements of water content in crude oil emulsions by terahertz time-domain spectroscopy | |
HRP20210619T1 (hr) | Sustav i postupak optičkog mjerenja stabilnosti i agregiranja čestica | |
Swicord et al. | Microwave absorption of DNA between 8 and 12 GHz | |
JP2013238401A5 (ru) | ||
JP2017211288A5 (ru) | ||
RU2631340C1 (ru) | Свч-способ измерения концентрации водных растворов | |
Pawliszyn | Laser beam deflection sensor as a detector for high-efficiency chromatography | |
RU2601916C1 (ru) | Способ контроля протекания реакции переэтерификации в процессе производства алкидных лаков | |
Jiang et al. | Nondestructive in-situ permittivity measurement of liquid within a bottle using an open-ended microwave waveguide | |
RU2641715C1 (ru) | СВЧ-устройство для измерения влажности почвы | |
RU2695956C2 (ru) | Способ контроля окисления растительного масла в производстве олифы | |
Yingzhong et al. | Two-channel and differential dielectric spectroscopy characterization of lubricating oil | |
Tengesdal et al. | Electromagnetic and optical methods for measurements of salt concentration of water | |
RU2447420C1 (ru) | Способ измерения влагосодержания трансформаторного масла | |
Roy et al. | Investigation of cross sensitivity of single and double electrode of admittance type level measurement | |
Hengcharoen et al. | Microwave dielectric measurement of liquids by using waveguide plunger technique | |
Naito et al. | A method of measuring surface permittivity by microwave dielectric analysis | |
RU2559840C1 (ru) | Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах | |
Rodriguez et al. | Frequency-resolved thermal lensing: An approach for thermal diffusivity measurements in liquid samples | |
RU2607051C1 (ru) | Способ определения содержания солей в лечебно-столовых минеральных водах | |
Myshkin et al. | Monitoring of water content in oil | |
Navarkhele et al. | A dielectric approach to determine water content in soilusing microwave transmission technique at J-band |