185716. lajstromszámú szabadalom • Eljárás haranggörbeszerű változással jellemzett vezetőképességi paraméterek nagyfrekvanciás váltakozó áramú mérésére folyadékokban
1 185 716 2 A találmány tárgya eljárás haranggörbeszerü változással jellemzett vezetőképességi paraméterek nagyfrekvenciás váltakozóáramú mérésére folyadékban, amikoris a vizsgált folyadék vezetöképességi jellemzője és a mért paraméter kapcsolatát jellemző hitelesítő görbét veszünk fel, a vizsgált folyadékban a vezetőképességi jellemző értékét megmérjük, a mért érték alapján a hitelesítő görbéből a mért paraméter két lehetséges értékét meghatározzuk. A találmány szerinti eljárás különösen folyadékok konduktanciájának, illetve az ennek alapján levezetett paramétereinek, például koncentrációjának ekvivalens vezetőképességének mérésére alkalmas. A fizikai kémia területén szükség van a folyadékok különböző paramétereinek mérésére. A paraméterek változása az összetételtől, a jelenlevő anyagoktól, stb. általában nemlineárisán függ, ezért a mérőkészülék érzékelő egységét szokásosan oly módon alkalmazzák, hogy a mérést megelőzően segítségével hitelesítő görbét vesznek fel. Ebből a célból ismert összetételű, tulajdonságú oldatok (oldatsorozatok) adott jellemzőjét megmérik, és a kapott értékekből a hitelesítő görbét összeállítják. A vizsgált folyadék mérésével kapott mért értéket a hitelesítő görbére visszavezetik és így a keresett paraméterértéket meghatározzák. Ezek a mérések ugyan nehézkesek, de számos paraméter más úton pontosan nem mérhető. A fizikokémiai mérések egyik ismert módszere az oszcillometria, amikor a vizsgálathoz nagyfrekvenciás teret létesítünk. Ennek a módszernek az az előnye, hogy a nagyfrekvenciás térben elhelyezett anyag vezetőképességét (admittanciáját), illetve annak reális részét (a konduktanciát) anélkül is mérni lehet, hogy a mérőberendezés mérőcellájában a mérendő anyaggal galvanikus kapcsolatot hoznánk létre. így például a gyógyszeriparban jól mérhetők a lezárt ampullában levő anyagok. A mérés során az okoz nehézséget, hogy néhány paraméter, így például a koncentráció vonatkozásában a konduktanciás hitelesítő görbe haranggörbeszerü, ezért egyazon mért értékhez két paraméterérték tartozhat, amelyek között számos esetben nehéz a választás, vagy esetleg lehetetlen, ha nem ismeretesek a mért anyaggal, a gyártással kapcsolatos pontos adatok. A találmány feladata a valódi paraméterérték kiválasztásának biztosítása anélkül, hogy ehhez a mért anyaggal, a gyártással stb. kapcsolatos, a méréstől független ismeretekre lenne szükség. A kitűzött feladat megoldásában döntő volt az a felismerés, hogy a mérendő paraméter valódi értéke viszonylag egyszerűen egyértelműsíthető, ha rá vonatkozóan nem egy, hanem kettő, egymástól független hitelesítő görbe szerint végzünk mérést. Ekkor ugyan két hitelesítési görbét kell felvenni, de ez, különösen sorozatmérések esetében, csak a mérések kezdetén jelent munkatöbbletet. A különböző számítástechnikai eszközök, lehetőségek kihasználása egyszerűen biztosítja az egyértelmű mérési eredményt. Feladatunk megoldására olyan eljárást dolgoztunk ki haranggörbeszerü változással jellemzett vezetőképességi paraméterek folyadékban történő nagyfrekvenciás váltakozóáramú mérésére, amikoris a vizsgált folyadék vezetőképességi jellemzője és a mért paraméter kapcsolatát jellemző hitelesítő görbét veszünk fel, a vizsgált folyadékban a vezetőképességi jellemző értékét megmérjük, a mért érték alapján a hitelesítő görbéből a mért paraméter két lehetséges értékét meghatározzuk és a találmány szerint két független hitelesítő görbét veszünk fel, a mérést a két független hitelesítő görbét szolgáltató frekvencián elvégezzük, majd a kapott négy érték közül az azonosakat, vagy egy adott határon belül egyezőket a mért paraméter valódi értékeként kiválasztjuk. A két független hitelesítő görbét előnyösen a méréshez alkalmazott nagyfrekvenciás kör két különböző frekvenciáján vagy a mérőrendszerben a vizsgált folyadék hordozására kialakított eszköz által képviselt szórt kapacitás változtatásával (például az edények cseréjével) vesszük fel. A két hitelesítő görbe függetlensége azt jelenti, hogy felvételükhöz a mérőkészüléknek a mérési feltételeket (a nagyfrekvenciás mérőteret) befolyásoló paramétereit, (és nem például az erősítését) változtatjuk az egyik értékről egy lehetőleg jól elválasztható másik értékre. Előnyös lehet a frekvencia és a szórt kapacitás egyidejű változtatása is. A találmány szerinti eljárás alkalmazásával a vizsgált folyadék keresett paraméterére egyértelműen meghatározott érték nyerhető. Különösen előnyösen alkalmazható az eljárás folyadékok öszszetevőinek koncentrációmérésére. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban példakénti foganatosítási mód alapján, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti eljárás elvének szemléltetése, a 2. ábra a találmány szerinti eljárás egy példakénti foganatosításához alkalmazott hitelesítő görbék, míg a 3. ábra a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas készülék egy lehetséges tömbvázlata. A találmány szerinti eljárást koncentrációnak a konduktancia alapján történő mérésére hasznosítjuk. Az oldat ohmos ellenállása (és ennek megfelelően a vele fordítva arányos c koncentráció) és a konduktancia közötti összefüggés oszcillometriás mérések esetén például a következő: co2RC2 G = ------------------------1 +cö2R2(C + K)2 ahol G a konduktancia, cd a mérés körfrekvenciája, R a mérendő oldat ohmos ellenállása, (amely az oldal c koncentrációjával fordítva arányos), C a szórt kapacitás (a méréshez használt cella állandója) és K a mérendő oldat kapacitása. A mérés során, egyazon oldószer és oldott anyag esetére a K értéke viszonylag állandó, a C szórt kapacitás a méréshez használt edény anyagától, alakjától, stb. függ. Ha a fenti kifejezést a G konduktanciát lineáris léptékben, a c koncentrációt logaritmikus léptékben felvéve ábrázoljuk, az 1. ábrán látható elméleti haranggörbeszerü változásokat kapjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
