|
|
Датчики для автоматического анализа состава материалаСуществует несколько методов измерения, из которых наиболее распространены кондуктометрический, основан на измерении электропроводности жидкости, оптический – на законах поглощения и отражения световых лучей, электромагнитный – на измерении разности потенциалов специальных электродов в контролируемой среде. Кондуктометрические приборы. Зависимость между удельной электропроводностью раствора, природой растворенного вещества и его концентрацией определяется законом Кольрауша: Оптические методы. Нашли широкое применение в лабораторной практике. Калориметрический метод основан на зависимости поглощения света, которое проходит через контрольный раствор, его цвета в функции концентрации. Зависимость между интенсивностью света на входе и выходе из раствора описывается: Измерение состава газовых смесей. Для измерения состава газовых смесей наибольшее распространение получили газоанализаторы, которые позволяют количественно оценить содержание измеряемого компонента в газовой смеси. Термокондуктометры основаны на том, когда теплопроводность всех компонентов смеси, кроме анализируемой, одинакова, то общая теплопроводность будет зависеть от концентрации определяемого компонента. Измерительная часть газоанализатора неуравновешенный мост, плечи которого образованы одинаковыми ячейками. Каждая ячейка – цилиндрическая камера, по оси которой натянута платиновая нить. Платиновая нить одновременно является и нагревательным элементом и термометром сопротивления. Через две ячейки пропускают анализируемый газ, две другие заполнены чистым воздухом. Если компонента нет, то мост уравновешен, когда компонент появляется мост разбалансируется.
1.2.5.1 Измерение концентрации веществ Существует несколько методов измерения из которых самыми распространенными:- кондуктометрический, который основан на измерении электропроводности жидкости;- оптический – на законах поглощения и отражения световых лучей;- электромагнитный – на измерении разницы потенциалов электродов в контролируемой среде. Кондуктометрические приборы Зависимость между удельной электропроводностью раствора, природы растворенного вещества и его концентрации определяется законом Кольрауша:
Для жидкостей,кот. имеют низкую электропроводность используют высокочастотный метод измерения на конденсаторных и индуктивных ячейках. В этом случае раствор находится в емкости с диалектриком. С внешних сторон емкости установлены или обкладки конденсаторы, или катушка индуктивности. Оптические приборы. Коллометрический метод основан на зависимости поглощения света, которое проходит через контрольный раствор, его цвета в функции концентрации. Зависимость между интенсивностью света на входе в раствор
1.2.5.1 а) Электрокондуктометрический метод анализа. Основан на зависимости удельной электропроводности различных растворов от их концентрации. Данная зависимость определяется законом Кальрауша:
На практике принимаются полученные экспериметальным путем зависимости С 2-х электродной ячейкой. Ячейка состоит из 2-х пластин площадью S и расстоянием между ними L. Сопротивление столба элект-ти между пластинами RX= С 4-х электродной ячейкой. Измеряемая ячейка заполняется контролируемой средой и имеет 4 электрода. Электроды1 и 4 –токовые, 2.3-потенциометрические. Данная ячейка питается от вторичной обмотки W3 транзистора Т.на электродах 2,3 протекающим током создается U23=Iяч*Rяч, сопоставимо С и Для измерения U23 применяется компенсационная мостовая схема. Мостовая схема имеет две диагонали питающая - W2 Т и измеряемая - а и в (Uав). U23 сравнивается с Uав, если не равны, то на вход усилителя поступает разность. Она усиливается и поступает на РД.РД приходит во вращение и перемещает стрелку. В некоторый момент Uав= U23.двигатель останавливается, шкала градуируется в единицах концентрации.
1.2.5.1 в) Высокочастотный бесконтактный концентратомер. Ячейки: конденсаторного типа и индукционного типа.Данные ячейки питаются от источников напряжения высоких частот 100 Гц-100 МГц. Полное сопротивление данных ячеек состоит из 2-х составляющих: активной и реактивной. Сопротивление и емкость которых зависят от электрохимических свойств контролируемой среды. Ячейка 1 используется для измерения концентрации электролитов с малой удельной электропроводностью. Ячейка 2 применяется для измерения концентрации электролитов с высокой удельной электропроводностью.
1.2.5.1 б) Низкочастотный безконтактный концентратомер. Изменение ячейки представляет собой виток W2 через который пропускается контролируемая среда. Ячейка является вторичной обмоткой трансформатора Т1. В данной ячейке трансформируется некоторая ЭДС Еизм. Вторичная обмотка Т1 W1. По правилам трансформации U * W1= Еизм * W2..W - число витков. Еизм= Кяч = L/S—(постоянная ячейки) Iизм = U*W1* Величина Iизм сопоставима Для измерения Iизм применяется дополнительная компенсационная обмотка Wk и Т2. В Т2 первичной обмоткой W2и Wk,, вторичной - W3. Каждая первичная обмотка создает свои магнитные токи, величина которых определяется ампервитками соответствующей обмотки т.е. Iизм* W2- ампервитки обмотки W2. Данные магнитные потоки, создаваемые обмотками направляются навстречу друг другу. Если данные ампервитки не равны, Iизм* W2 не = Iк*Wк, то в Т2 появляется результирующий поток. При этом в обмотке W3 наводится напряжении, зависящее от разности данных магнитных потоков. Данное направление усиливается в усилителе и поступает на РД, который приходит в движение, на его валу находится стрелка, и перемещается движок реохорда Rp изменяется Iк. В некоторый момент наступает равновесие. Iизм* W2=Iк*Wк Iк сопоставима Iизм и сопоставима С Для компенсации температурных погрешностей применяется мостовая схема, она питается вторичной обмоткой Т1.
Плотномеры для жидкостей 1.2.5.2 а) Весовые плотномеры. Датчики для измерения плотности называются плотномерами. Плотность исследуемых сред зависит от их температуры. В качестве t градуирование применяют t=20. Если t среды отличается от t = 20, то плотность рассчитывают по формуле: Весовой метод Основан на изменении веса жидкости в постоянном V при изменении ее плотности. Вес жидкости: G=V*p*g, если V=const, то G=p 1 - Петлеобразная труба, которая крепится на гибких манжетах 2 2 с трубкой связана заслонка(3), сост из сильфона(5),пневмоусилитель-4
Схема:1- корпус; 2-металл. поплавок;4- шток; 6-диф трансформатор.Через данный датчик протекает среда, уровень среды постоянный. При изменении плотности изменяется сила действия на поплавок. При увеличении плотности выталкивающая сила увеличивается, поплавок поднимается вверх, и вверх перемещается плунжер (6), изменяется ЭДС на вторичной обмотке данного преобразования. Данная ЭДС=p, вторичное преобразование градуируется в единицах плотности. Аналогично устроены аэрометры постоянного объема. У них поплавок полностью погружается в контролируемую среду. При изменении плотности изменяется выталкивающая сила, изменяя его вес, выталкивающая сила преобразуется в инертный сигнал, который формируется на вторичной обмотке, деформация преобразователя. Данный датчик может быть выполнен с пневматическим преобразователем. 1.2.5.2 в) Гидростатические плотномеры Принцип действия основан на измерении давления столба жидкости высот. Н и плотности р. Р=рgH
Схема: 1-Основной резервуар с контролируемой средой с плотностью р;2- Резервуар заполнен жидкостью до уровня с известным р0 . В этот резервуар помещен пьезометр трубки(3) и (4). Эти резервуары соединены между собой трубкой(5). Трубки 3 и 4 соединены левым и правым коленями. Через пьезотрубку продувается сжатый воздух. Давление воздуха в левом колене: Р1=рgH; в правом Р2= р0 gH0+pgH2. Показания ДМ равно разности данных давлений: Величина 1.2.5.2 г) Радиоизотопные плотномеры Применяется для измерения плотности различных сред, в т.ч. вязких кристаллических и твердоподобных. Основано на поглощении Если х и Схема:
  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
, где 
-удельная электропроводность, 
-степень диссоциации, 
-мольная концентрация вещества, 
- подвижность ионов в электрическом поле при градиенте напряжения, равном единице. Электропроводность очень чувствительна к изменению температуры. Для исключения поляризации электродов измерение проводят на переменном токе, В зависимости от метода взаимодействия с измеряемой средой кондуктометрические концентратомеры делятся на электродные и безэлектродные.
, где 
- молярный коэффициент гашения, l - толщина раствора, С - концентрация. Для регистрации величины I используют разные типы фотоэлементов с целью выделения спектра, который наиболее всего поглощается раствором.
,где 
- удельная электропроводность; 
- степень диссоциации; 
- мольная концентрация вещества; 
- соответственно движение ионов в электрическом поле при градиенте напряжения равным единице. Зависимость удельной электропроводности некоторых электролитов от их концентраций приведена на рисунке.Электропроводность раствора очень чувствительна к изменениям температуры. При повышении температуры на один градус приводит к повышению электропроводности примерно на 2 градуса Цельсия.
Для исключения поляризации электродов измерение осуществляется на переменном токе. В зависимости от способа взаимодействия с измеряемой средой кондуктометрические концентратомеры делятся на электродный и безэлектродный.
и на выходе из него 
описывается уравнением: 
,где 
- молярный коэффициент поглощения; 
- толщина раствора; 
- концентрация.Для регистрации величины 
. В значительном диапозоне зависимость является линейной.Положена в основу построения следующих датчиков: контактный с 2-х электродной ячейкой и с 4-х электродной ячейкой, бесконтактный низкочастотный и бесконтактный высокочастотный.
. RX сопоставим с С. Для компенсации температурной погрешности в контролируемую среду помещают термосопротивление.
данная Еизм вызывает протекание тока по данной ячейке.I = 
.(L - длина ячейки) S- площадь сечения.
, 
коэффициент температурного расширения жидкости.По принципу действия плотномеры делятся:- весовые; - поплавковые; - гидростатические; - радиоизотопные.
Схема:В данной трубке протекает контролируемая среда. При увеличении плотности данной среды вес трубки увеличивается, трубка опускается вниз и опускается заслонка(3), прикрывая сопло. Через пневмоустройсто пробивается сжатый воздух и давление воздуха зависит от сопротивления пневмоконтакта (соплозаслонка). Чем ниже опустится заслонка, тем выше давление. Давление равно весу контролируемой среды плотности. Для измерения давления применяется сильфон. Достоинство: простота, надежность в работе, в трубке не накапливаются осадки. Диапазон измеряемой плотности 0,5 - 2,5г/см3 
1.2.5.2 б) Поплавковые плотномеры подразделяются на плотномеры с плавающим поплавком (аэрометры постоянного веса) и плотномеры с полной погруженным поплавком (аэрометры постоянного объема).
Если Н=const, то Р 
р. В этих приборах измен. Разность давлений 2-х столбцов жидкости Н1 и Н2: 
. Это необходимо для обеспечения постоянства уровня контролируемой среды и температурной компенсации погрешности.
.Температурный комплекс погрешности в данных плотномерах производится тем, что контрольный сосуд(2) помещен в контролируемую среду находящуюся в сосуде (1), тем самым обеспечивая одинаковые температурные условия.
излучения. Интенсивность гама излучения при прохождении его через слой вещества толщиной х и плотностью р определяется: 
, 
- интенсивность гама излучения после прохождения слоя. 
- первоначальная интенсивность. 
- коэффициент поглощения излучения 
,С - удельное содержание i - того компонента в материале, 
- коэффициент поглощения
1 – Источник гамма излучения.2 – Приемник,3 – Блок, в который поступает сигнал преобразующих в электрический унифицированный сигнал.Он усиливается в блоке (4) и величина плотности измеряется вторичными приборами (5). Данная схема реализуется в промышленности в приборах ПИСР.