×
19.01.2018
218.016.073d

СВЧ-СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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.
Реферат Свернуть Развернуть

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.

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.
СВЧ-СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
СВЧ-СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 92 items.
10.06.2013
№216.012.46b2

Устройство для люминесцентной диагностики новообразований

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре медицинского и фотобиологического назначения, предназначено для осуществления процесса люминесцентной диагностики рака на основе использования ряда редкоземельных металлокомплексов порфиринов и направлено на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483678
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4af0

Способ ранней электроэнцефалографической диагностики болезни паркинсона

Изобретение относится к медицине. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ) в фоновом режиме, вычисляют спектрограммы посредством вейвлет преобразования с материнской функцией Морле. Определяют частотные диапазоны ведущих ритмов ЭЭГ путем нахождения значений координат минимумов по частоте...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484766
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5e53

Способ получения пористого слоя оксида алюминия на изолирующей подложке

Изобретение относится к области получения структур, используемых, например, для изготовления полевых транзисторов и элементов памяти, необходимых для применения в микроэлектронике, системотехнике. Предложен способ получения пористых слоев оксида алюминия на изолирующих подложках. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489768
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.10.2013
№216.012.7b03

Устройство для измерения турбулентных пульсаций скорости потока жидкости

Устройство относится к электроизмерениям и может быть использовано для исследования турбулентности в потоке слабо электропроводящей жидкости, например морской или пресной воды. Устройство содержит диэлектрический корпус обтекаемой формы с установленными на нем измерительными электродами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497153
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.11.2013
№216.012.837f

Мультибарьерная гетероструктура для генерации мощного электромагнитного излучения суб- и терагерцового диапазонов

Изобретение относится к приборным структурам для генерации мощного электромагнитного излучения суб- и терагерцового диапазонов, которые применяются в компактных и мощных импульсных генераторах, детекторах и смесителях субтерагерцового и терагерцового диапазона частот. Изобретение обеспечивает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499339
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.01.2014
№216.012.95ae

Автоматизированная система реконструкции 3d распределения нейронов по серии изображений срезов головного мозга

Изобретение направлено на построение 3D модели при использовании минимального количества изображений гистологических срезов (слоев) с использованием средств приведения изображений к виду, удобному для распознавания специфических нейронов и последующей реконструкции их трехмерных распределений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504012
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.9892

Способ исследования теплофизических свойств жидкостей и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области тепловых исследований свойств жидкостей и может быть использовано для исследования динамических процессов термостимулированной структурной перестройки жидкостей. Заявлен способ исследования теплофизических свойств жидкостей, при котором в металлической кювете с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504757
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98bd

Способ формирования радиопортрета объекта методом параллельной обработки с частотным разделением

Изобретение относится к области радиовидения и может быть применено: для обнаружения предметов в миллиметровом диапазоне волн под одеждой человека, в таможенном контроле грузов, в радиоастрономии для картографирования области неба и протяженных небесных объектов, в дистанционном зондировании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504800
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.02.2014
№216.012.9e44

Способ получения металл-полимерного композитного материала для радиотехнической аппаратуры

Изобретение относится к получению металл-полимерных композиционных материалов, предназначенных для применения в радиотехнической аппаратуре в качестве радиопоглощающих и экранирующих материалов. Способ включает высокоскоростное термическое разложение металлсодержащих соединений с образованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506224
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3ea

Частотно-избирательное устройство для обработки сигналов на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к радиотехнике и акустоэлектронике и может быть использовано в устройствах измерительной техники и в радиосвязи. Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности частотно-избирательного устройства для обработки сигналов на ПАВ в процессе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507677
Дата охранного документа: 20.02.2014
Showing 1-10 of 49 items.
10.06.2013
№216.012.46b2

Устройство для люминесцентной диагностики новообразований

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре медицинского и фотобиологического назначения, предназначено для осуществления процесса люминесцентной диагностики рака на основе использования ряда редкоземельных металлокомплексов порфиринов и направлено на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483678
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4af0

Способ ранней электроэнцефалографической диагностики болезни паркинсона

Изобретение относится к медицине. Регистрируют электроэнцефалограмму (ЭЭГ) в фоновом режиме, вычисляют спектрограммы посредством вейвлет преобразования с материнской функцией Морле. Определяют частотные диапазоны ведущих ритмов ЭЭГ путем нахождения значений координат минимумов по частоте...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484766
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5e53

Способ получения пористого слоя оксида алюминия на изолирующей подложке

Изобретение относится к области получения структур, используемых, например, для изготовления полевых транзисторов и элементов памяти, необходимых для применения в микроэлектронике, системотехнике. Предложен способ получения пористых слоев оксида алюминия на изолирующих подложках. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489768
Дата охранного документа: 10.08.2013
27.10.2013
№216.012.7b03

Устройство для измерения турбулентных пульсаций скорости потока жидкости

Устройство относится к электроизмерениям и может быть использовано для исследования турбулентности в потоке слабо электропроводящей жидкости, например морской или пресной воды. Устройство содержит диэлектрический корпус обтекаемой формы с установленными на нем измерительными электродами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497153
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.11.2013
№216.012.837f

Мультибарьерная гетероструктура для генерации мощного электромагнитного излучения суб- и терагерцового диапазонов

Изобретение относится к приборным структурам для генерации мощного электромагнитного излучения суб- и терагерцового диапазонов, которые применяются в компактных и мощных импульсных генераторах, детекторах и смесителях субтерагерцового и терагерцового диапазона частот. Изобретение обеспечивает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499339
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.01.2014
№216.012.95ae

Автоматизированная система реконструкции 3d распределения нейронов по серии изображений срезов головного мозга

Изобретение направлено на построение 3D модели при использовании минимального количества изображений гистологических срезов (слоев) с использованием средств приведения изображений к виду, удобному для распознавания специфических нейронов и последующей реконструкции их трехмерных распределений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504012
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.9892

Способ исследования теплофизических свойств жидкостей и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области тепловых исследований свойств жидкостей и может быть использовано для исследования динамических процессов термостимулированной структурной перестройки жидкостей. Заявлен способ исследования теплофизических свойств жидкостей, при котором в металлической кювете с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504757
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98bd

Способ формирования радиопортрета объекта методом параллельной обработки с частотным разделением

Изобретение относится к области радиовидения и может быть применено: для обнаружения предметов в миллиметровом диапазоне волн под одеждой человека, в таможенном контроле грузов, в радиоастрономии для картографирования области неба и протяженных небесных объектов, в дистанционном зондировании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504800
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.02.2014
№216.012.9e44

Способ получения металл-полимерного композитного материала для радиотехнической аппаратуры

Изобретение относится к получению металл-полимерных композиционных материалов, предназначенных для применения в радиотехнической аппаратуре в качестве радиопоглощающих и экранирующих материалов. Способ включает высокоскоростное термическое разложение металлсодержащих соединений с образованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506224
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3ea

Частотно-избирательное устройство для обработки сигналов на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к радиотехнике и акустоэлектронике и может быть использовано в устройствах измерительной техники и в радиосвязи. Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности частотно-избирательного устройства для обработки сигналов на ПАВ в процессе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507677
Дата охранного документа: 20.02.2014
+ добавить свой РИД