Měření vlastností kapalin pomocí impedanční spektroskopie

Abstract

Bakalářská práce se zabývá monitorováním stavu oleje elektrochemickou impedanční spektroskopií. Cílem bylo vytvořit levné zařízení, které měří kapalinu průběžně a vyhodnocuje její stav. Zařízení se zaměřuje na detekci vody, jednoho z kontaminantů, který je v praxi často přehlížen. Voda v oleji mění vodivost roztoku, která má vliv na změnu impedančního spektra kapaliny. Byl navržen měřicí systém, který se skládá z ovládacího softwaru, měřicí desky a kontaktní struktury na kterou je vzorek nanesen. Testování funkce zařízení proběhlo na vzorcích roztoků oleje a vody o koncentracích do 1%, které byly připraveny za nízkého tlaku. Měření bylo současně provedeno na laboratorním přístroji, pro kontrolu přesnosti navrženého systému. Obě měření potvrdily, že navržená metoda je použitelná pro detekci kontaminantů oleje, avšak kvůli nevhodně navržené měřicí struktuře nebylo možné docílit požadované citlivosti. I přes tento neúspěch je zařízení použitelné pro detekci vodních kapek na dně olejové vany, protože je citlivé na změnu impedance, kterou v bezprostřední blízkosti měřicí struktury voda způsobí.

The bachelor thesis deals with the monitoring of oil condition by electrochemical impedance spectroscopy. The aim was to create a low-cost device that measures the fluid continuously and evaluates its condition. The device focuses on the detection of water, one of the contaminants that is often overlooked in practice. Water in oil changes the conductivity of the solution, which affects the change in the impedance spectrum of the liquid. A measurement system has been designed which consists of a control software, a printed circuit board and a measuring structure which holds the sample. Functional testing of the device was done on solutions of oil and water with concentrations up to 1%, which were prepared under low pressure. Measurements were performed as well on a laboratory instrument to check the accuracy of the proposed system. Both measurements confirmed that the proposed method is applicable for the detection of oil contaminants, but due to the inappropriately designed measuring structure, the required sensitivity could not be achieved. Despite the failure, the device is applicable for the detection of water droplets at the bottom of an oil tank because it is sensitive to the change of impedance caused by water in the vicinity of the measuring structure.