Методы и средства автоматизированного измерения проводимости деионизированной воды

• Автор: Ларичев, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Глава 1. Обзор методов и средств автоматизированного измерения электрических

параметров жидкостей

§1.1. Основные положения

§ 1.2. Контактные измерители проводимости растворов

§ 1.3. Бесконтакшые измерители

§ 1.4. Оценка влагосодержапия материалов и сыпучих сред

§ 1.5. Выводы:

Глава 2. Теоретическое основание разработки бесконтактного кондуктометра

§2.1 Физические модели бесконтактных кондуктометров. Эквивалентные

электронные модели. Связь влаги сыпучего материала с частотой

§ 2.2. Аналитические модели датчиков с внешним продольным полем

§ 2.3. Расчет емкости кондуктометра
Глава 3 Разработка (синтез) бесконтактного кондуктометра
§3.1. Алгоритм построения функции преобразования кондуктометра
§ 3.2. Технические характеристики кондуктометра
Глава 4. Экспериментальное основание разработки бесконтактного кондуктометра
§ 4.1. Анализ связи влаги и материалов по экспериментальным данным
§ 4.2. Экспериментальное исследование физических моделей и критериальная оценка
адекватности результатов
§ 4.3. Анализ проводимости материалов
§ 4.4. Проверка датчика на температурные режимы
§ 4.5. Контроль органических примесей в деионизованной воде
Глава 5. Практическое применение бесконтактного кондуктометра
§ 5.1. АСУ ТП на линии Лада - 2М для деионизованной воды
Результаты и выводы работы
Список научных трудов по теме диссертации
Литература
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №2
Приложение №3
Современные особочистые, биологические, химико-технологические процессы требуют нового подхода к разработке контролирующих систем. Возникает крайняя необходимость создания систем с абсолютно чистой средой. Необходим мониторинг процессов, основанный на использовании надежных средств измерений. В особочистых технологических процессах необходимо исключить систему контактирования с исследуемой средой. Особенно это касается биологических систем, особочистых реактивов, которые контактируют с измерительным устройством, с металлическими электродами. Так как происходит ионизация электродов, которая должна быть исключена в таких системах. Таким образом, предлагается использовать абсолютно инертный материал, в котором нет ионов, из-за чего происходит насыщение, и ионизация реактивов и особочистых сред, которая должна быть исключена.
Основным элементом систем контроля особочистых реактивов, объектов, является контролирующий датчик, эффективная работа которого, в конечном счете, определят работоспособность работы АСУ ТП в целом. Кроме того, использование существующих методов контроля, такая как автоматизированная система управления технологическим процессом на линии фотолитографии Лада — 2М для контроля проводимости сверхчистой воды, для осуществления того же процесса, но на другом, имеющем лучшие технологические и эксплуатационные свойства без учета взаимовлияния процессов переноса ионов не возможен.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что впервые разработана конструкция датчика с внешним продольным полем для контроля проводимости электролитов и деионизированной воды в технологических процессах.
На данный момент бесконтактные кондуктометры обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными контактными методами измерений, а именно:
• Осуществлена возможность бесконтактного контроля электропроводности агрессивных, жидких технологических сред;
• Исключено загрязнение рабочей поверхности датчика, вследствие этого исключено воздействие на контролируемую среду;
• Возможность работы в широком диапазоне электропроводности от электролитов до деионизированной воды, температур и давления жидкости.
• Исключено влияние окружающей среды на бесконтактный кондуктометр при измерении электропроводности жидких технологических сред.
Настоящая диссертационная работа посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям емкостных бесконтактных кондуктометров с внешним продольным полем и разработке методов их проектирования для автоматических систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые требуют создания системы защиты от внешнего влияния на контролируемую среду.
Основа диссертационной работы: Анализ математических моделей бесконтактных кондуктометров. Теоретическое и экспериментальное исследование конструкции бесконтактного емкостного кондуктометра и разработка принципиально новой модели датчика.
Личный вклад автора в разработке диссертационной работы:
1. Выведена зависимость влагосодержания от основных параметров емкостного зонда и материала. Получено общее уравнение комплексной проводимости кондуктометрической ячейки и проведен ее анализ на основе л - теоремы или второй теореме подобия физических величин.
проводимости производится с учетом только влагосодержания материала, а не Благосостояния окружающей среды.
Метрологическая характеристика влагосодержащего материала, т.е. зависимость полной проводимости от влагосодержания может быть получена только с учетом физической адсорбции. При этом должна быть учтена плотность распределения материала 5 (рис. 15) на контакте с фторопластом 4. Существенное значение при этом приобретает оценка микропористости фторопласта и возможность увеличения контактной площади “материал - зонд”. Реактивное сопротивление контакта “зонд -материал” должно быть минимальным, т.е. без включений воздушных пузырьков с низкой диэлектрической проницаемостью. Основные показатели адсорбции влаги эквивалентны влагосодержанию. Они могут быть выражены числом частиц или их массой 1 м2 (мг./м2) поверхности зонда или числом молекул воды.
Суть работы зонда вытекает из его схемы замещения, т.е. двухэлектродной ячейки (рис. 16). Элементы схемы: С - поверхностная емкость между двумя электродами; Сг — емкость между электродом и проводящим материалом; Я - активное сопротивление исследуемого материала, в пределах зонда.

С2 Т НІ
Рис. 16. Эквивалентная схема датчика.