SU813230A1 - Conductometric sensor - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к физикохимическому анализу и предназначено дл  измерени  электропроводности жидкости .This invention relates to a physicochemical analysis and is intended to measure the conductivity of a fluid.

Известен датчик, в котором внутренним электродом  вл етс  платинова  проволока, вставленна  в стекл нную трубку, заполненную эпоксидной смолой. При такой конструкции вторым электродом  вл ютс  стенки бассейна, соединенные с землей A sensor is known in which the inner electrode is a platinum wire inserted into a glass tube filled with epoxy resin. With this design, the second electrode is the pool walls connected to the ground.

Однако это устройство обладает нестабильностью параметров, обусловленной электрохимическими процессами в пристеночном слое и изменением распределени  линий тока при переориентации и перемещени х чувствительного элемента относительно стенок бассейна .However, this device has an instability of parameters caused by electrochemical processes in the wall layer and a change in the distribution of current lines during reorientation and movement of the sensing element relative to the pool walls.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство , выполненное в корпусе иглы медицинского шприца 2.Closest to the invention to the technical essence is a device made in the body of the needle of a medical syringe 2.

Материалом внешнего электрода в такой конструкции  вл етс  нержавеюща  стё1ль, котора  обладает значителной электрохимическойактивностью в растворах электролитов, что приводит к изменению состо ни  поверхности к6iK внешнего, так и внутреннего элекThe material of the external electrode in this design is stainless steel, which has significant electrochemical activity in electrolyte solutions, which leads to a change in the surface state of the external and internal electrons.

трода, выполненного из благородного металла, вследствие электрохимического переноса .trode made of a noble metal, due to electrochemical transfer.

Цель изобретени  - повышение стабильности параметров кондуктометрического датчика, а также точности измерени .The purpose of the invention is to increase the stability of the parameters of the conductivity sensor, as well as the measurement accuracy.

Поставленна  цель достигаетс  тем что внешний электрод выполнен из никел  в виде тонкостенного капилл ра. Диаметр капилл ра l,8il,3 мм и длина 13i7 мм.The goal is achieved by the fact that the external electrode is made of nickel in the form of a thin-walled capillary. The capillary diameter is l, 8il, 3 mm and length is 13i7 mm.

Использование в качестве внешнего электрода никелевого капилл ра позвол ет повысить стабильность измерительных характеристик устройства и точность измерений за счет уменьшени  электрохимического взаимодействи  с исследуемой средой.The use of a nickel capillary as an external electrode allows one to increase the stability of the measuring characteristics of the device and the accuracy of measurements by reducing the electrochemical interaction with the medium under study.

В результате электрохш/шческого взаимодействи  происходит осаждение продуктов реакции на поверхности электродов (загр знение). Вследствие этого со временем происходит изменение кондуктометрических параметров чувствительного элемента.As a result of electrochemical interaction, deposition of reaction products occurs on the surface of electrodes (contamination). As a result, the conductometric parameters of the sensitive element change over time.

Claims (2)

Таким образом, уменьшение электрохимического оса хдени  повышает стабильность измерительных характеристик чувствительного элемента. Электрохимическа  реакци  при вкл чении чувствительного элемента в ра диотехническую измерительную цепь пр про нл етс  как паразитный импеданс (паразитное комплексное сопротивление ) , которое зависит от параметров электролита, рода MeTafljna и условий измерени  (концентраци  электролита, температура,относительное движение электрода и электролита). Величина паразитного импеданса пропорциона,льна интенсивности электр химической реакции. Соответственно, снижение электрохимического взаимодействи  электролита и электродов уменьшает дестабилизирующее вли ние на результат измерени  паразитного импенданса, т.е. увеличиваетс  точность измерени  электропроводностиэлектролита . Измерени  на образцовой установке УК-1 показали, что величина паразитного импенданса никелевого электрода примерно равна паразитному импендансу платинового электрода (у никел  в полтора раза болыые) , у электрода из нержавеющей стгши в шесть раз больше, чем у электрода из платины, у меди - более чем на пор док . При работе в динамическом режиме (в движущихс  жидкост х) предлагаема  конструкци  вносит механические возмущени  в исследуемую среду благо дар  обтекаемой форме и малым габаритам . На чертеже схематически изображена конструкци  датчика, разрез. Кондуктометрический датчик состои из центрального платинового электрода 1, внешнего электрода - никелевого капилл ра 2, изол тора-наполнител  3, например, как УР-231. Зона чув ствительности датчика обозначена позицией 4. Устройство работает следукмцим образом . Чувствительный элемент включают в цепь переменного тока дл  измерени  сопротивлени  материалов, затем погружают в исследуемую среду и производ т измерение сопротивлени  чувств тельного элемента. Основное падение напр жени  будет происходить в окрестности центрального электрода, ге метрические параметры которого будут соответственно, определ ть сопротивление всей конструкции. Величина сопротивлени  (помимо параметров жидкости) определ етс  также геометрической конфигурацией электрического пол  в измерительной области 4, Эта конфигураци  зависит от взаимного расположени  центрального электрода 1 и внешнего электрода 2, поэтому дп  увеличени  стабильности измерений электроды жестко фиксированы относительно друг друга изол тором- накопителем 3. Конструкци  кондуктометрического датчика по сравнению с образцами аналогичного оборудовани  обладает более высокой стабильностью характеристик, простотой и технологичностью изготовлени  . Устройство позвол ет также вести измерени  в движущихс  средах, производить исследование гидрофизичес-, ких полей с высокой пространствен ,ной разрешающей способностью. Испытани  кондуктометрического датчика дл  измерени  электропроводимости жидких электролитов показали, что предложенна  конструкци  обладает временной стабильностью, примерно в 10-100 раз выше, чем у известного датчика, что позвол ет уменьшить погрешность измерени  примерно в 5 раз .и дает возможность использовать датчик дл  регистрации медленных флуктуации электропроводности. Формула изобретени  Кондуктометрический датчик, содержащий два коаксиально расположенных электрода, разделенных диэлектриком, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  стабильности измерений , внет ний электрод выполнен из никел  в виде капилл ра. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Gibson С.Н. and Schwars W.M. Detection of Conductivity Fluctuations Jn. A.Turbuleut Flow - Field, Gournal of Fluid Mechanics, 1965, V. 16, p.p.357-364. Thus, the reduction of electrochemical sedimentation increases the stability of the measuring characteristics of the sensitive element. Electrochemical reaction when a sensitive element is inserted into a radiotechnical measuring circuit is propagated as a parasitic impedance (parasitic impedance), which depends on electrolyte parameters, MeTafljna genus and measurement conditions (electrolyte concentration, temperature, relative movement of the electrode and electrolyte). The magnitude of the parasitic impedance is proportional to the intensity of the electrical intensity of a chemical reaction. Accordingly, a decrease in the electrochemical interaction of the electrolyte and the electrodes reduces the destabilizing effect on the measurement result of the parasitic impedance, i.e. increases the accuracy of measurement of the electrical conductivity of the electrolyte. Measurements on the UK-1 model installation showed that the magnitude of the parasitic impedance of the nickel electrode is approximately equal to the parasitic impedance of the platinum electrode (nickel is one and a half times larger), the stainless electrode has six times more than the platinum electrode, and copper more so far When operating in dynamic mode (in moving fluids), the proposed design introduces mechanical disturbances into the studied medium thanks to the streamlined shape and small dimensions. The drawing shows schematically the structure of the sensor, a slit. The conductometric sensor consists of a central platinum electrode 1, an external electrode — a nickel capillary 2, an insulator-filler 3, for example, as UR-231. The sensing zone of the sensor is indicated with position 4. The device operates in the following way. The sensing element is connected to an alternating current circuit to measure the resistance of materials, then immersed in the test medium and the resistance of the sensitive element is measured. The main voltage drop will occur in the vicinity of the central electrode, the geometrical parameters of which will, respectively, determine the resistance of the whole structure. The resistance value (in addition to the parameters of the fluid) is also determined by the geometrical configuration of the electric field in the measurement area 4. This configuration depends on the relative position of the central electrode 1 and the external electrode 2, therefore, dp increasing the stability of the measurements, the electrodes are rigidly fixed relative to each other by the isolator 3. The design of the conductometric sensor compared with samples of similar equipment has a higher stability characteristics, simplicity and manufacturing technology. The device also allows measurements to be carried out in moving media, to carry out a study of hydro-physical fields with high spatial resolution. Testing a conductometric sensor to measure the conductivity of liquid electrolytes showed that the proposed design has a temporal stability of about 10-100 times higher than that of a known sensor, which makes it possible to reduce the measurement error by about 5 times. And it makes it possible to use the sensor to register slow fluctuations electrical conductivity. Claims of the invention: A conductometric sensor containing two coaxially arranged electrodes separated by a dielectric is required so that, in order to increase the stability of the measurements, the external electrode is made of nickel in the form of a capillary. Sources of information taken into account during the examination 1.Gibson S.N. and Schwars W.M. Detection of Conductivity Fluctuations Jn. A.Turbuleut Flow - Field, Gournal of Fluid Mechanics, 1965, V. 16, p.p.357-364. 2.Вёршйнский H.B., Соловьев A.В. Зонд дл  исследовани  поверхностного сло  океана. Океаиалоги , 1977, т. 17, вып. 2с. 358-363 (прототип).2. Vershinsky H.B., Soloviev A.V. Probe for studying the ocean surface layer. Okeialogy, 1977, vol. 17, no. 2c. 358-363 (prototype).