×
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 11-20 of 92 items.
27.03.2014
№216.012.af24

Малогабаритный фазовращатель свч-диапазона

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в интегральной СВЧ-электронике для радиотехнической аппаратуры наземного, воздушного, космического базирования. Технический результат - снижение потерь мощности СВЧ-сигнала и увеличение верхнего диапазона частот....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510551
Дата охранного документа: 27.03.2014
10.04.2014
№216.012.b12e

Способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано для получения атомно-тонких монокристаллических пленок различных слоистых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок включает фиксацию исходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511073
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b381

Электрические контакты для сверхпроводникового интегрального приемника

Изобретение относится к области разработки новых элементов и устройств сверхпроводниковой электроники и создания на их основе сверхчувствительных приемных устройств с высоким спектральным разрешением и может быть использовано при создании бортовых и наземных систем, предназначенных для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511669
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.07.2014
№216.012.dc8d

Способ и устройство для количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах

Настоящее изобретение относится к способу количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах, при котором в кювете размещают пробу горячего растительного масла, производят одновременно облучение пробы и изменение ее температуры, пробу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522239
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.de5d

Перестраиваемый криогенный генератор гетеродина субтерагерцового диапазона на основе распределенного туннельного перехода для интегральных приемных систем

Изобретение относится к сверхпроводниковой электронике и может быть использовано при создании терагерцовых спектрометров, предназначенных для радиоастрономии, исследования атмосферы Земли, медицинской диагностики, а также для систем контроля и обеспечения безопасности. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522711
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.defb

Способ распознавания и классификации формы объектов в лабиринтных доменных структурах

Изобретение относится к средствам анализа цифровых изображений. Техническим результатом является обеспечение классификации объектов по геометрическим признакам в лабиринтных структурах. В способе определяют количество объектов на изображении структуры, в качестве морфологических признаков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522869
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e259

Способ и устройство для измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения температуры активной области светоизлучающих диодов. Заявлен cпособ измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов (СИД), при котором инжекционный ток подают в виде последовательности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523731
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.11.2014
№216.013.08f3

Мультисенсорная акустическая решетка для аналитических приборов "электронный нос" и "электронный язык"

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для физико-химического анализа жидких и газообразных сред. Достигаемый технический результат - повышение избирательности мод колебаний при увеличении числа датчиков возбуждаемых мод. Мультиплексорная акустическая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533692
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.04.2015
№216.013.453d

Способ измерения изменения температуры объекта относительно заданной температуры

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения и мониторинга малых изменений температуры. Заявлен способ измерения температуры объекта с помощью чувствительного элемента (ЧЭ), представляющего собой стандартный двухвходовой резонатор на поверхностных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549223
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.4706

Фотоэлектрический преобразователь с наноструктурными покрытиями

Использование: для преобразования солнечной энергии в электричество. Сущность изобретения заключается в том, что фотоэлектрический преобразователь содержит воронкообразные сквозные отверстия с просветляющим покрытием и толстопленочное покрытие (с обратной стороны), содержащее сферические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549686
Дата охранного документа: 27.04.2015
Showing 11-20 of 49 items.
27.03.2014
№216.012.af24

Малогабаритный фазовращатель свч-диапазона

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в интегральной СВЧ-электронике для радиотехнической аппаратуры наземного, воздушного, космического базирования. Технический результат - снижение потерь мощности СВЧ-сигнала и увеличение верхнего диапазона частот....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510551
Дата охранного документа: 27.03.2014
10.04.2014
№216.012.b12e

Способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано для получения атомно-тонких монокристаллических пленок различных слоистых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок включает фиксацию исходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511073
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b381

Электрические контакты для сверхпроводникового интегрального приемника

Изобретение относится к области разработки новых элементов и устройств сверхпроводниковой электроники и создания на их основе сверхчувствительных приемных устройств с высоким спектральным разрешением и может быть использовано при создании бортовых и наземных систем, предназначенных для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511669
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.07.2014
№216.012.dc8d

Способ и устройство для количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах

Настоящее изобретение относится к способу количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах, при котором в кювете размещают пробу горячего растительного масла, производят одновременно облучение пробы и изменение ее температуры, пробу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522239
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.de5d

Перестраиваемый криогенный генератор гетеродина субтерагерцового диапазона на основе распределенного туннельного перехода для интегральных приемных систем

Изобретение относится к сверхпроводниковой электронике и может быть использовано при создании терагерцовых спектрометров, предназначенных для радиоастрономии, исследования атмосферы Земли, медицинской диагностики, а также для систем контроля и обеспечения безопасности. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522711
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.defb

Способ распознавания и классификации формы объектов в лабиринтных доменных структурах

Изобретение относится к средствам анализа цифровых изображений. Техническим результатом является обеспечение классификации объектов по геометрическим признакам в лабиринтных структурах. В способе определяют количество объектов на изображении структуры, в качестве морфологических признаков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522869
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e259

Способ и устройство для измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения температуры активной области светоизлучающих диодов. Заявлен cпособ измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов (СИД), при котором инжекционный ток подают в виде последовательности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523731
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.11.2014
№216.013.08f3

Мультисенсорная акустическая решетка для аналитических приборов "электронный нос" и "электронный язык"

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для физико-химического анализа жидких и газообразных сред. Достигаемый технический результат - повышение избирательности мод колебаний при увеличении числа датчиков возбуждаемых мод. Мультиплексорная акустическая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533692
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.04.2015
№216.013.453d

Способ измерения изменения температуры объекта относительно заданной температуры

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения и мониторинга малых изменений температуры. Заявлен способ измерения температуры объекта с помощью чувствительного элемента (ЧЭ), представляющего собой стандартный двухвходовой резонатор на поверхностных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549223
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.4706

Фотоэлектрический преобразователь с наноструктурными покрытиями

Использование: для преобразования солнечной энергии в электричество. Сущность изобретения заключается в том, что фотоэлектрический преобразователь содержит воронкообразные сквозные отверстия с просветляющим покрытием и толстопленочное покрытие (с обратной стороны), содержащее сферические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549686
Дата охранного документа: 27.04.2015
+ добавить свой РИД