СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПЕДАНСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ТВЕРДЫХ И ТЕКУЧИХ ОБЪЕКТОВ

1. Импедансный датчик резонансного типа, представляющий собой многокатушечный индуктор с разомкнутым сердечником или без стального сердечника, содержащий по меньшей мере две катушки, одной из которых является катушка возбуждения с возможностью соединения по меньшей мере с одним источником переменного тока с качанием частоты, а другой катушкой является измерительная катушка с возможностью соединения по меньшей мере с одной системой обработки данных, при этом после установления электрического соединения с источником тока катушка возбуждения передает энергию измерительной катушке, которая генерирует зондирующее электромагнитное поле, а индуктивно-резистивно-емкостные (LCR) параметры измерительной катушки способны обеспечивать условия резонанса для измерения импеданса объекта исследования на заданной частоте.
2. Датчик по п.1, дополнительно содержащий по меньшей мере один источник переменного тока с качанием частоты, подключенный с помощью электрического соединения по меньшей мере к одной катушке возбуждения.
3. Датчик по п.2, дополнительно содержащий по меньшей мере одну систему обработки данных, поддерживающую связь по меньшей мере с одной измерительной катушкой, при этом параметры LCR измерительной катушки обеспечивают условия резонанса для измерения импеданса объекта исследования на заданной частоте.
4. Система измерения импеданса для бесконтактного и неинвазивного измерения и анализа заданных химических и физических свойств газообразных, жидких и твердых объектов, содержащая:
(A) по меньшей мере один импедансный датчик резонансного типа по п.1,
(Б) по меньшей мере один источник переменного тока с качанием частоты, подключенный с помощью электрического соединения по меньшей мере к одной катушке возбуждения,
(B) по меньшей мере одну систему обработки данных поддерживающую связь по меньшей мере с одной измерительной катушкой, при этом индуктивно-резистивно-емкостные (LCR) параметры измерительной катушки обеспечивают условия резонанса для измерения импеданса объекта исследования на заданной частоте, и
(Г) систему управления, поддерживающую связь с источником переменного тока и системой обработки данных.
5. Система измерения импеданса по п.4, дополнительно содержащая приспособление для размещения объекта исследования в непосредственной близости от датчика(-ов), в результате чего электромагнитное поле, индуцированное измерительной катушкой(-ами), способно проникать в объект исследования.
6. Способ измерения химических и физических свойств объекта импедансным датчиком резонансного типа, включающий:
(A) измерение частоты и амплитуды авторезонанса датчика(-ов),
(Б) использование объекта исследования, содержащего по меньшей мере одно анализируемое вещество,
(B) измерение резонансной частоты и амплитуды датчика в присутствии упомянутого объекта,
(Г) вычисление изменений амплитуды и резонансной частоты, вызванных электромагнитным взаимодействием между датчиком и объектом, с целью определения импеданс объекта исследования, и
(Д) сопоставление импеданса с предварительно заданными данными калибровки с целью определения химических и физических свойств объекта исследования.
7. Способ по п.6, в котором датчиком является датчик по п.1.
8. Датчик по п.3, в котором система обработки данных имеет высокоимпедансный вход.
9. Датчик по п.8, в котором импедансный вход превышает 10 МОм.
10. Датчик по п.2, в котором источник переменного тока имеет регулируемый выходной ток.
11. Датчик по п.1, в котором датчик сконфигурирован в виде цилиндрического многокатушечного индуктора.
12. Датчик по п.11, в котором цилиндрический многокатушечный индуктор имеет ферромагнитный разомкнутый сердечник.
13. Датчик по п.12, в котором ферромагнитный сердечник сконфигурирован в виде горшкового сердечника.
14. Датчик по п.12, в котором цилиндрический многокатушечный индуктор имеет регулируемый ферромагнитный сердечник.
15. Датчик по п.1, дополнительно содержащий опорный элемент, на котором установлены катушки.
16. Датчик по п.15, в котором многокатушечный индуктор является планарным.
17. Датчик по п.15, в котором опорный элемент представляет собой опорный элемент типа печатной платы или гибкий опорный элемент.
18. Датчик по п.11, в котором катушки сконфигурированы в виде многокатушечного индуктора, установленного на опорном элементе.
19. Датчик по п.18, в котором опорный элемент имеет низкий коэффициент диэлектрической постоянной.
20. Датчик по п.19, в котором опорный элемент содержит фторированный полимер, контактирующий с установленным многокатушечным индуктором.
21. Датчик по п.11, дополнительно содержащий средство регулирования рабочей частоты датчика.
22. Датчик по п.21, в котором упомянутым средством регулирования является регулируемое межвитковое расстояние.
23. Система датчиков по п.4, дополнительно содержащая резервуар для газообразных, жидких или сыпучих материалов, являющихся объектом исследования.
24. Система датчиков по п.23, в которой упомянутый резервуар охватывает по меньшей мере один датчик, сконфигурированный в виде цилиндрического многокатушечного индуктора.
25. Система датчиков по п.23, в которой на наружной или внутренней стенке упомянутого резервуара установлен по меньшей мере один датчик.
26. Система датчиков по п.п.24 или 25, содержащая участок трубы, на котором установлен датчик(-и).
27. Система датчиков по п.п.24 или 25, дополнительно содержащая по меньшей мере один обводной трубопровод или группу каналов с датчиком(-ами), установленными на упомянутом по меньшей мере одном обводной трубопроводе или группе каналов.
28. Система датчиков по п.4, дополнительно содержащая средство определения условий окружающей среды снаружи объекта исследования с целью получения контрольной информации, применимой для компенсации погрешности измерений.
29. Система датчиков по п.28, в которой упомянутое средство определения условий окружающей среды представляет собой по меньшей мере один дополнительный импедансный датчик.
30. Способ по п.7, дополнительно включающий контроль происходящих в реальном времени изменений импеданса и сопоставление химических и физических свойств объекта исследования с упомянутыми происходящими в реальном времени изменениями импеданса.
31. Датчик по п.1, дополнительно содержащий фазовый детектор, поддерживающий связь с источником переменного тока и системой обработки данных.
32. Способ по п.6, дополнительно включающий использование датчика по п.23 и измерение сдвига амплитуды и фазы на фиксированной частоте вблизи резонансной частоты датчика.
33. Способ по п.7, дополнительно включающий оказание дополнительного внешнего воздействия(-й) на объект исследования с целью повышения чувствительности системы датчиков.
34. Способ по п.33, в котором дополнительное внешнее воздействие(-я) выбирают из группы, включающей УФ излучение, ИК излучение, магнитное поле, электростатическое поле и акустическую волну (ультразвук).
35. Датчик по п.1, в котором измерительная катушка и катушка возбуждения разнесены друг от друга в пространственном отношении.