SU741128A1

SU741128A1 - Liquid analysis device

Info

Publication number: SU741128A1
Application number: SU762379472A
Authority: SU
Inventors: Людмила Алексеевна Полосухина; Виктор Михайлович Иванов; Виктор Иванович Рощин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод
Priority date: 1976-07-05
Filing date: 1976-07-05
Publication date: 1980-06-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЖИДКОСТЕЙ(54) DEVICE FOR ANALYSIS OF LIQUIDS

1one

Изобретение относитс к исследованию физических и химических свойств веществ и может быть использовано дл анализа материалов с помощью , электрических средств и контрол провод щих жидких сред, в частности сточных и поверхностных вод.The invention relates to the study of the physical and chemical properties of substances and can be used to analyze materials with the help of electrical means and control of conducting liquid media, in particular waste and surface waters.

Известны устройства, представл ющие высокочастотные L-C автогенера- Q торы, в резонансный контур которых включаетс емкостный датчик с исследуемой жидкой пробой. Изменение частоты автогенератора, вызванное вли нием комплексного сопротивлени анализируемой прое5ы измер етс частото- мером. 1 iDevices are known that represent high-frequency L-C autogenerators Q, whose resonant circuit includes a capacitive sensor with a liquid sample under investigation. The change in the frequency of the oscillator, caused by the influence of the impedance of the analyzed project, is measured by frequency meter. 1 i

Наиболее близким по технической сущности вл етс устройство, содер- 20 жащее автогенератор с включенным параллельно колебательному контуру емкостным датчиком с исследуемой жидкостью. Исход из RC модели ёмкостной чейки с жидкостью, зависи- 25 мость частоты автогенератора от параметров чейки с жидкостью и резонансного контура определ етс алгебраическим уравнением 4-го пор дка 2.30The closest in technical essence is a device containing an auto-oscillator with a capacitive sensor connected to the oscillatory circuit connected with the liquid under test. Based on the RC model of a capacitive cell with a liquid, the dependence of the frequency of the oscillator on the parameters of the cell with a liquid and the resonant circuit is determined by the algebraic equation of the 4th order 2.30

Однако RC модель емкостной чейки с провод щей жидкостью справедлива дл области частот, ограниченной сверху не более чем дес тью мегагерцами . В области частот 10-150 МГц емкостна чейка с провод щей щ лкостью SKBHBaJfieHTHa индуктивности L пр , обусловленной отставанием на фазе ионного тока через жидкости от приложенного высокочастотного напр жени . Значени этой индуктивности могут лежать в. интервале 0,05-0,5 мГ. С учетом эквивалентной индуктивности емкостной чейки с жидкой пробой включенной параллельно резонансному контуру, частота автогенератора определ етс следующим образомujal/ где Сд- эквивалентна емкость контура .However, the RC model of a capacitive cell with a conducting fluid is valid for the frequency range bounded above by no more than ten megahertz. In the frequency range 10–150 MHz, a capacitive cell with a conductive capacitance SKBHBaJfieHTHa of inductance L pr is caused by a lag in the phase of the ion current through the liquid from the applied high-frequency voltage. The values of this inductance may lie in. the range of 0.05-0.5 mg. Taking into account the equivalent inductance of a capacitive cell with a liquid sample connected in parallel to the resonant circuit, the frequency of the auto-oscillator is determined as follows: jj / where Cd is the equivalent capacitance of the circuit.

Поскольку в диапазоне 10 - 150 МГцSince in the range of 10 - 150 MHz

.пр i L, то U).,.pr i L, then U).,

Таким образом, из-за шунтирующего действи эквивалентной индуктивности жидкой пробы ЬПР частота автогенератора практически посто нна и не зависит от изменени индуктивности контура L, вариаци частоты за счет изменени Сэ св зана с ухудшением добротности контура, что может приести к срыву колебаний автогенераора и ухудшению чуствительности. тсутствие возможности перестройки . астоты автогенератора вл етс существенным недостатком устройства. Цель, изобретени - увеличение коичества генерируемых частот при ысокочастотном анализе проход щих идких сред, что увеличивает чувстительность измерени .Thus, due to the shunting effect of the equivalent inductance of the LPR liquid sample, the frequency of the autogenerator is almost constant and does not depend on the change in inductance of the circuit L, the frequency variation due to the change in Ce is associated with a deterioration of the quality factor of the circuit, which can lead to a breakdown of oscillations of the oscillator and deterioration of sensitivity . the presence of the possibility of restructuring. The autogenerator frequency is a significant drawback of the device. The goal of the invention is to increase the number of generated frequencies in the case of high-frequency analysis of transmitted fluid, which increases the measurement sensitivity.

Поставленна цель достигаетс ем, что в устройстве дл частотого анализа провод щих жидких сред атчик выполнен секционированным р виде разделенной электродами полости в каркасе из-изол ционного материала таким образом, что количество образуемых электродами секций наThe goal is to achieve that in a device for frequency analysis of conducting liquid media, an atchik is made of a partitioned p as a divided electrode cavity in the frame of insulating material so that the number of sections formed by the electrodes on

одну больше требуемого количества частот -при фиксированном значении индуктивности контура, при этом кажда секци изолирована от другой и имеет отверстие.дл залива и удалени- пробы. .one is greater than the required number of frequencies — at a fixed value of the loop inductance, with each section being isolated from the other and having an opening for filling and removing the sample. .

Такое конструктивное выполнение датчика обеспечивает увеличение количества генерируемых частот в диапазоне 10-150 МГц, при частотном анализе провод щих жидких сред.Such a constructive implementation of the sensor provides an increase in the number of generated frequencies in the range of 10–150 MHz, with frequency analysis of conducting liquid media.

На фиг.1 схематически изображено устройство дл частотного анализа провод щих сред; на фиг.2 высокочастотна эквивалентна схема резонансного контура в случае подключени параллельно контуру емкостной чейки, заполненной провод щей жидкой пробой; на фиг.З - высокочас-тотна эквивалентна схема резонансного контура в случае подключени параллельно контуру секционированного датчика, У которого одна или более секций не заполнены жидкостью.Fig. 1 schematically shows a device for frequency analysis of conducting media; in FIG. 2, a high-frequency equivalent circuit of a resonant circuit in the case of a parallel connection to a circuit of a capacitive cell filled with a conducting liquid sample; in FIG. 3, a high-frequency equivalent circuit of a resonant circuit in the case of a parallel connection of a partitioned sensor, in which one or more sections are not filled with liquid, is connected.

Схема устройства дл частотного, анализа провод щих средних сред содержит , синусоидальный автогенератор 1, на выходе которого включен резонансный контур, состо щий из индуктивности 2, и емкостного датчика 3. . Последний выполнен секционированным и имеет каркас 4 из изол ционного материала. Каркас 4 разделен перегородками на изолированные друг от друга секции. Кажда перегородка состоит из рамки 5, в которую вставлен электрод б. При контактном исполнении датчика .3 электрод выполн етс ,из . пластины. При бесконтактном испо:/ нении датчика 3 электрод 6 состоит из металлической пластины, котора с двух сторон покрыта сло ми изол ционного материала,The circuit of the device for frequency analysis of conducting medium includes a sinusoidal oscillator 1, the output of which includes a resonant circuit consisting of inductance 2, and a capacitive sensor 3.. The latter is made sectioned and has a frame 4 of an insulating material. The frame 4 is divided by partitions into sections isolated from each other. Each partition consists of a frame 5 into which an electrode b is inserted. With the contact version of the .3 sensor, the electrode is performed, from. plates. In the case of contactless use of sensor 3, electrode 6 consists of a metal plate which is covered on both sides by layers of insulating material,

В каждой секции каркаса 4 имеет-, с отверстие 7 дл подачи жидкой пробы в датчик 3 и удалени указанной пройл посредством вакуумного отсоса.In each section of the frame 4 it has-, with an opening 7 for supplying a liquid sample to the sensor 3 and removing the specified pro-oil by vacuum suction.

Количество секций должно быть на одну больше требуемого количества частот при фиксированном значении индуктивности контура, при этом последн секци не заполн етс жидкостью в процессе измерений (она вл етс емкостью). Практически колиf чество секций может адть выполнено от 2 до 15, при этом можно получить при фиксированном значении индуктивности контура от 1 до 14 частот, а с учетом изменени индуктивности конп тура количество частот м.ожет быть The number of sections must be one more than the required number of frequencies at a fixed value of the loop inductance, while the last section is not filled with liquid during the measurement process (it is the capacitance). Practically, the number of sections can be made from 2 to 15, and you can get at a fixed value of the inductance of the circuit from 1 to 14 frequencies, and taking into account the change in the inductance of the counterpart, the number of frequencies can be

увеличено до 60 и выше.increased to 60 and up.

Высокочастотна эквивалентна схема резонансного контура (фиг.2) в High-frequency circuit equivalent circuit (figure 2) in

f случае подключени параллельно контуру емкостной чейки, заполненной жидкой пробой, состоит из соединенных параллельно индуктивности ( L) 2, экивалетной емкости контура (С) 8 и эквивалентной индуктивности 9f if connected parallel to the contour of a capacitive cell filled with a liquid sample, consists of connected parallel to the inductance (L) 2, the equivalent capacitance of the circuit (C) 8 and equivalent inductance 9

жидкой пробы (Lnp). liquid sample (Lnp).

Высокочастотна эквивалентна схема р.езонансного контура . (фиг.З) в случае подключени параллельно контуру секционированного датчика, уThe high frequency circuit is equivalent to the resonance circuit. (FIG. 3) in the case of connection parallel to the contour of a partitioned sensor, y

5 которого одна или более секций не заполнены жидкостью, состоит из индуктивности (L) 2 и соединенной с ней параллельно эквивалентной индуктийности 10 жидкой пробы (ЬПР),5 of which one or more sections are not filled with liquid, consists of inductance (L) 2 and the equivalent inductance of 10 liquid test (LPR) connected in parallel with it,

0 котора , соединена последовательно с эквивсшентной емкостью 11 пустого датчика (С ) ..0 which is connected in series with the equivalent capacitance 11 of the empty sensor (C) ..

Дл упрощени расчетных соотношений эквивалентна емкость монтажа не учитываетс .To simplify the design ratios, the equivalent installation capacity is not taken into account.

В отсутствие пройл в датчике частота автогенератора определ етс значением индуктивности резонансного контура 1 (L) и эквивалентной емкости пустого датчика 11 (Сд), при этом эквивалентна индуктивность 10 жидкой пробы L JIP . О,In the absence of a probe in the sensor, the frequency of the auto-oscillator is determined by the value of the inductance of the resonant circuit 1 (L) and the equivalent capacitance of the empty sensor 11 (SD), while the inductance 10 of the liquid sample L JIP is equivalent. ABOUT,

f f

При заполнении первой секции индуктивность контура возрастает на величину эквивалентной индуктивности 10 жидкой пробы, частота автогенератора понижаетс When the first section is filled, the inductance of the circuit increases by an equivalent inductance of 10 liquid samples, the frequency of the oscillator decreases.

1one

JT j.Jt j.

2Jt V(L + Ъд)Сэ при заполнении любой секции2Jt V (L + bd) Ce when filling in any section

mm

201 V(b+.s; Ь-)Сэ201 V (b + .s; b-) Ce

где Ш- 1 (п - 1) ;where W - 1 (n - 1);

п - количество секций в датчике/ in - количество секций, заполненных жидкостьюp - the number of sections in the sensor / in - the number of sections filled with liquid

L. - эквивалентна индуктивность жидкости, заполн юща одну из секций, CI - емкость одной секции без жидкости, С -.j. емкость монтажа, С„ С..+ 5-сL. is equivalent to the inductance of a fluid, filling one of the sections; CI is the capacitance of one section without liquid; C -.j. installation capacity, С „С .. + 5-с

Claims

Claim

A device for analyzing liquids containing a self-oscillator with a resonant circuit, in parallel with which a capacitive sensor is connected, characterized in that, in order to increase the sensitivity of measurements, the capacitive sensor is made in the form of a housing made of insulating material, separated by electrodes into cavities, isolated apart from each other.