Устройство для измерения частотных характеристик эмульсий — SU 989436 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик о 1989436(ЩМ. Кд.э с присоединением заявки Йо 6,01 М 27/22 Государственный комитет СССР ао делам изобретеннй н открытнйОпубликовано 15 Я 1 лЗ, Ьоллетень Йо 2 Дата опубликования описания 15.01.83 феиа.Ю.А.Скрипник, Л.А.Глазков, В,И.Вьюн,, (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭМУЛЬСИЙИзобретение относится к технике Физико-химического анализа водных, масляных, мыльных, нефтеводных и других видов эмульсий используемых В химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности, а также при контроле процессов водоподготовки пищевых и промышленных вод, очистки производственных и бытовых сточных вод.Известно устройство для определения частотных изменений диэлектрической проницаемости жидких сред, основайное на приложении переменного напряжения изменяемой частоты к ем костному преобразователю с контролируемой эмульсией, определении диэлектрической проницаемости эмульсии мостом переменного тока, по изменениям которой, в диапазоне частот можно построить частотную характеристику 1. Однако трудности, возникающие при использовании мостов переменного тока на высоких частотах и температурные погрешности емкостного преобразователя, значительно снижают точность ,определения частотных характеристик контролируемых эмульсий. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее генераторы низкой Фиксированной и высокой перестраиваемой частот, последовательно соединенные диэлектрические ячейки, измерительный канал, состоящий иэ последовательно включенных выпрямителя, низкочастотного усилителя, Фазочувствительноговыпряьщтеля и осциллографкческого регистратораГ 23.Недостатками укаэанного устройства являются погоешности измерения, обусловленные неустраниваям влиянием температурного коэффициента диэлектрической нронкцаемостк контролируемой жидкости, так как в результат измерения входит емкостьячейки, заполненной раствором с исследуеваан вещест- вом, Кроме того, точность измерения частотных изменений диэлектрической проницаемости снижается из-эа влияния частотных погрешностей измерителя емкости на высоких частотах.Цель изобретения - повйвение точности и скорости измерения частот- :ных характеристикУказанная цель достигается тем, что к генераторам низкой Фиксированной и высокой перестраиваемой.частот, последовательно соединенным диэлько 989436метрическим ячейкам, измерительному каналу, состоящему из последовательно включенных первых выпрямителя,уси" лителя огибающей, фазочунствительного выпрямителя и осциллографического регистратора, дополнительно введены управляемый делитель напряжения, автоматический переключатель, низкочастотный коммутационный генератор, блок частотной развертки и корректирующий канал, состоящий из последовательно 10 включенных вторых выпрямителя,усилителя, огибающей, фазочунствительного выпрямителя и фильтра нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения, включенного между выходом генератора низкой фиксированной частоты и одним входом автоматического переключателя, другой вход которого соединен с генератором перестраиваемойчастоты,выход 20 переключателя соединен со входами измерительного и корректирующего каналов, блок развертки частоты соединен с управляющим входом ген .ратора перестраиваемой частоты и входом ос циллографического регистратора, управляющие входы автоматического переключателя первого и второго фазочувствительных выпрямителей соединены со входами низкочастотного коммутационного генератора.Из непрерывных электрических сигналов низкой фиксированной частоты Ю = соп 51 и высокой перестраиваемой1в заданном диапазоне частот ы= айаг с частотой повторения Ю =(002-0,01)ц формируется периодическая последовательность пакетов электрических напряжений днух частот:Ц, =О,р С 05(Ю 11 + 44033 Ущ (1 + о( ) С 05(Жди + Чд) рпдогде 5,= - - относительное изменение02 амплитуды пакета высокочастотного напряжения,возникающее в процессе перестройки частоты щ.Амплитуда высокочастотного напряжения У, при минимальном значенииП)частотного диапазона ю е 1 п выбирается равной амплитуде низкочастотного напряжения Цщфиксированной частоты ыт.е. Цт= 0 в= 1)тПериодическая последовательность55 пакетов напряжений Ц и Б прикла 1дывается к двум последовательно соединенным диэлькометрическим ячейкам, из которых первая заполнена контролируемой эмульсией, а вторая - исходной 40 жидкостью для приготовления эмульсии, являющейся непрерывной средой для контролируемой эмульсии.Воздействие пакетов напряжения низкой Фиксированной частоты на вто Б 5 рую диэлькометрическую ячейку создает падение напряженияБв - У со 5(ю.,й + Ч)," ггде С и С - электрические емкостисоответственно первойи второй ячеекВыбирая соотношение электрическихемкостей ячеек из условия С ==(100+1000)С, получаютЗ =0 со 5 М+ Ч).1фПри возДействии пакетов высокочастотного напряжения падение ьапряжения на ячейке становится равнымП, (1+ Ы,) со 5 (м+ Ч +а 6,2- ЗИВУ"где йС ю - частотнОе изменение емкости на высокой частоте;аЧ - дополнительный фазовыйсдвиг.Относительное изменение емкостиячейки дС (ю) с эмульсией определяется дисперсией диэлектрической про,ницаемости дЕ(и), Поэтому относительные изменения емкости и диэлект-рической проницаемости связаны определенным соотношением, с учетом которого падение высокочастотного напряжения на второй ячейке равнои= - . о (.ы) (,Ш умч,Пакеты низкочастотного и высокочастотного напряжений поочередно выпрямляются и из последовательности выпрямленных напряжений выделяют пере-.менную составляющую частоты повторения Я пакетов низкой и высокой частот, Амплитуда переменной состанляющей пропорциональнаполуразности амплитуд пакетов выпрямленных напряженийЦ 4 З КО (Я)=К = -- ш (1+а)ЩК 1+РДюгде К - коэффициент ныпрямления;6 - относительная частотная погрешность коэффициента выпрямления на высоких частотах,Разностным напряжением П( Й)направленно изменяютамплитуду низко"частотного напряжения до значенияБщ= 1)щ 1 +(135 ),дО,где %: "относительное изменение ам-ч0пплитуды низкочастотного напряженияпод воздейстнием У.Регулировка амплитуды низкочастотного напряжения осуществляется до исчезновения разностного напряжения1)( Й) = О. Пренебрегая произведениеммалых величин, получаем уравнениеО = у Ощ(1+а 6) К ( " Ъэ (1 + )3 = О,Из полученного уравнения следует, 5 что в результате выполнения указанной регулировки относительное изменение амплитуды напряжения низкой фиксированной частоты становится равным10:ф+ф +Йакеты напряжений, воздействующиенепосредственно на последовательносоединенные ячейки, также выпрямляют,15выделяют из них переменную составляю- .щую частоты повторения Я пакетовнапряжения низкой и высокой частотЯ) 1= 0 (- -фС учетом ранее полученного значения 1,окончательно получают25Таким образом, полученный электрический сигнал пропорционален относительному частотному изменению диэлектрической проницаемости контролируемой 30эмульсии. При изменении высокочастотного напряжения в диапазоне частотьт ы .доЮ соответственно изменяетсяи т(").Преимуществом является то, что непосредственно амплитуды высокочастотного напряжения в диапазоне частот,которое характеризуется параветром В;частотная погрешность выпрямления(параметров й) не влияют на результат высокочастотных измерений. Отсутствие в полученной формуле емкостей С и С диэлькометрических ячеексвидетельствует об исключении влияния непостоянства, температуры жидкостей в диэлектрических ячейках с контролируемой эмульсией (С) н непрерывной жидкой средой (С, на.точностьизмерения.Напряжение, пропорциональное у(щ),регистрируется осциллограФическиминдикатором, развертку которого осуществляют синхронно с изменениемчастоты высокочастотного напряжения.По Форме частотной характеристикиможно определить концентрацию включений в исходной жидкости и их пространственное распределение.На чертеже приведена Функциональная схема устройства,Устройство состоитиз генераторов 60фиксированной 1 и перестраиваемой 2частот. Выход генератора 1 черезуправляемый делитель напряжения 3соединен с одним входом автоматического переключателя 4, другой вход 65 которого непосредственно соединен с выходом генератора 2. Выход переключателя 4 соединен с последовательно соединенными диэлькометрическими ячейками 5 и 6, к средней точке соединения этих ячеек подключен корректирующий канал, состоящий из последовательнь включенных первых выпрямителя 7, . Усилителя переменного напряжения 8, Фазочувствительного выпрямителя 9 и Фильтра нижних частот 10, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения 3. Измерительный канал состоит из по-. следовательно включенных вТорых выпрямителя 11, усилителя переменного напряжения 12, Фазочувствительного выпрямителя 13, выход которого соединен с одним из входов осциллографического регистратора 14, второй вход которого подключен к блоку частотной развертки 15, соединенному с управляющим входом генератора 2. Управляющие входы автоматического переключателя 4, Фазочувствительных выпрямителей 9 н 13 соединены с выходами низкочастотного коммутационного генератора 16.Устройство действует следующим образом.Низкочастотное напряжение генератора 1 Фиксированной частоты через управляемый делитель напряжения З,а высокочастотное напряжение генератора 2 перестраиваемой частоты подаются непосредственно на входы автоматического переключателя 4, управляемого коммутационным генератором 16. При непрерывной работе переключателя 4 на его выходе формируются пакеты электрических напряжений фиксированной и перестраиваемой частот.Пакеты падений напряжения с ячейки 6 выпрямляются выпрямителем 7, Переменная составляющая напряжения, пропорциональная полураэности амплитуд пакетов низкочастотного и высокочастотного напряжений, усиливается усилителем 8 и выпрямляется Фазочувствительным выпрямителем 9, Выпрямленное напряжение через фильтр нижних частот 10 воздействует на управляющий вход делителя напряжения 3. Пакеты напряжений низкой частоты с регулируемой амплитудой и пакеты напряжений высокой частоты с выхода переключателя 4 непосредственно выпрямляются выпрямителем 11, Переменная составляющая частоты следования пакетов усиливается усилителем 12 и выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 13. Выпрямленное напряжение воздействует на вертикально отклоняющие пластины осциллографического индикатора 14, а развертывающее напряжение от блока 15 поступает на горизонтально отклоняющие пластины.98943 б Формула изобретения 1 ИПИ Заказ 11115/б 2 Тираж 871 Подписн лиал ППП "Патент", г,ужгород, ул,Проектная,4 Одновременно развертывающее напряжение от блока 15 изменяет частоту высокочастотного генератора 2, В результате на экране индикатора воспроизводится частотная характеристика контролируемой эмульсии в заданном разверткой частотном диапазоне. Устройство для измерения частот-ных характеристик эмульсий, содержащее генераторы низкой фиксированной и высокой перестраиваемой частот, последовательно соединенные диэлькометрические ячейки, измерительный канал, состоящий из последовательно включенных выпрямителя, низкочастотного усилителя, фазочувствительного выпрямителя, осциллографического регистратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и скорости измерения частотных характеристик, в него введены управляеьый делитель напряжений, автоматический переключатель, низкочастотный коммутационный генератор, блок частотной развертки и корректирующий канал, состоящий из последовательно включенных вторых выпрямителя, низкочастотнрго усилителя, фаэочувстви-.,тельного выпрямителяи фильтранижнихчастот, выход которого соединен суправляющим входом делителя напряжения; включенного между выходом генератора низкой фиксированной частотыи одним входом автоматического переключателя, другой вход которого соединен с генератором перестраиваемойчастоты, выход переключателя соеди нен со входом измерительного каналаи последовательно соединенными диэлькометрическими ячейками, к среднейточке которых подключен корректирующий канал,. блок частотной развертки 35 соединен с управляющим входом генератора перестранваемой частоты ивходом осциллографического регистратора, управляющие входы автоматического переключателя первого и второго 2 п фазочувствительных выпрямителей соединены со входами низкочастотногокоммутационного генератора. Источники информации, 25 принятые во внимание при экспертизе1. Эме Ф. Диэлектрические измере,ния. И., "Химняф, 1967, с, 27-32.2. Авторское свидетельство СССР9 737821, кл. С 01 Х 27/22, 1980