Кондуктометр

Кондуктометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КОНДУКТОМЕТР, содержащий измерительный автогенератор с индуктивным датчиком в качестве элемента резонансного контура, амплитудный детектор, подключенный по входу к ре ,эрн ансному контуру, источник опорного напряжения в виде делителя в цепи источника питания, дифференциальный усилитель, эмиттерный повторитель, ёход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, выход через резистор - крезистору нагрузки амплитудного детектора, а коллек ,тор через цепь термокомпенсации к источнику питания, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повьнпения точности измерения, в него дополнительно введены собранный по схеме измерительного компенсирующий автогенератор, второй амплитудный детектор, подключенный по входу к резонансному контуру компенсирующего автогенератора, второй эмиттерный повторитель, подключенный по входу к выходу первого эмиттерного повторителя, коллекторомк источнику питания, по выходу - к делителю источника опорного напряжения ,третий и четвертый эмиттерные Л С повторители , входы которых подключены к источнику опорного напряжения, выход каждого - к резистору нагрузки соответствующего амплитудного детектора , а коллекторы - к входам диффе- S ренциального усилителя и через резис-) торы к источнику питания..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

CÎÖÈAËÈÑTÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(Я) . 4 01 N 27/02 с

1 c

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:..:

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3391884/18-25 (22) 29. 12. 81 (46) 07.11. 83. Бюл. Р 41, (72) A.М. Кучеренко (71) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института 4 Цветметавтомат ика" (532 536.311 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 769419, кл. Я 01 N 27/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 864091, кл С, 01 к(27/02, 1979, прототип ).

542 (57) КОНДУКТОМЕТР, содержащий измерительный автогенератор с индуктивным датчиком в качестве элемента резонансного контура, амплитудный. детектор, подключенный по входу к ре;эонансному контуру, источник опорного напряжения н виде делителя в цепи источника питания, дифференциальный усилитель, эмиттерный повторитель, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, выход через резистор — к резистору нагрузки амплитудного детектора, а коллек,тор через цепь термокомпенсации к источнику питания, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены собранный по схеме измерительного компенсирующий автогенератор, второй амплитудный детектор, подключенный по входу к резонансному контуру компенсирующего автогенератора, второй эмиттерный повторитель, подключенный по входу к выходу первого эмиттерного повторителя, коллектором к истбчнику питания, по выходу — к делителю источника опорного напряже- Е ния,третий и четвертый эмиттерные повторители, входы которых подключены к источнику опорного напряжения, выход каждого — к резистору нагрузки соответствующего амплитудного детектора, а коллекторы — к входам диффе- Я ренциального усилителя и через резисторы к источнику питания., 1052969

Изобретение относится к устройствам для измерения электрических свойств веществ резонансным способом и может быть использовано для измерения удельной электрической проводимости жидких сред, а также кон- 5 центрации растворов и пульп гидрометаллургических производств.

Известен кондуктометр, содержащий автогенератор на транзисторе, индуктивный датчик, включенный в колебательнь|й контур автогенератора, амплитудный детектор.- резистор нагрузки детектора, источник опорного .напряжения, эмиттерный повторитель, цепь температурной компенсации удель- 5 ной электрической проводимости кон тролируемой среды и регистрирующий прибор (1 ).

Начальный участок ст атистической характеристики этого кондуктометра нелинейный ввиду нелинейности входной характеристики транзистора эмиттерного повторителя.

Кроме того, по условиям применения в большинстве случаев автогенератор не может быть установлен вблизи .25 датчика и подключается к нему с помощью высокочастотного кабеля, который также входит в этом случае в . состав колебательного контура автогенератора со своей индуктивностью, 30 емкостью и активным сопротивлением.

При изменении проводимости контролируемой среды изменяется эквивалентное сопротивление датчика. Так как сопротивления высокочастотного кабеля и датчика включены последовательно, а напряжение стабилизировано с помощью эмиттерного повторителя

4„а всем контуре, то изменение эквивалентного сопротивления датчика вы- 40 зывает изменение падения напряжения на кабеле и соответственно на датчике, что приводит к изменению чувствительности датчика и, следовательно, к нелинейности статистической харак-. теристики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является кондуктометр, содержащий.автогенератор .на транзисторе, индуктивный датчик,вклю- 5О ченный в колебательный контур автогенератора, амплитудный детектор, резистор нагрузки детектора, источник опорного напряжения, эмиттерный повторитель, дифференциальный уси- 55 литель, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вход — к резистору нагрузки детектора, а выход - к входу эмиттерного повторителя. 5()

Цепь температурной компенсации контролируемой среды и регистрирующий прибор включены между коллектором эмиттерного повторителя и шиной питания. Кроме того, кондуктометр со- g5 держит одну или более цепочек, состоящих нз двух резисторов и стабилитрона. Первый резистор включен между резистором нагрузки детектора и эмиттерным повторителем, второй последовательно со стабилитроном между выходом эмиттерного повторителя и шиной. питания (2 3.

Принцип измерения основан на изменении эквивалентного сопротивления датчика при изменении удельной электрической проводимости среды, находящейся в электромагнитном поле датчика. Это изменение вызывает изменение напряжения на контуре и после детектирования на нагрузке детектора.

За счет схемы стабилизации на дифференциальном усилителе и эмиттерном повторителе напряжение на резисторе нагрузки детектора восстанавливается.

При этом ток стабилизации пропорционалей величине удельной электрической проводимости среды, Когда напряжение на резисторе, включенном между эмиттерным повторителем и резистором нагрузки детектора, больше, чем напряжение пробоя стабилитрона, выходной ток увеличивается на величину тока стабилитрона, что позволяет скомпенсировать нелинейность статистической характеристики.

Однако косучно-линейнь|й характер статистической характеристики не позволяет полностью устранить погрешность от нелинейности. Кроме того, недостатком устройства является увеличение погрешности измерения при изменении температуры окружающей среды за счет изменения параметров элементов автогенератора и активного сопротивления высокочастотного кабеля, проводники которого изготовлены из меди.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Для достижения поставленной цели в кондуктометр, содержащий измерительный автогенератор с индуктивным датчиком в качестве элемента резонансного контура, амплитудный детектор, подключенный по входу к резонансному контуру, источник опорного напряжения в виде делителя в цепи источника питания, дифференциальный усилитель, эмиттерный повторитель, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, выход через резистор — к резистору нагрузки амплитудного детектора, а коллектор через цепь термокомпенсации к источнику питания, и регистрирующий прибор, введены собранный по схеме измерительного компенсирующий автогенератор, второй амплитудный детектор, подключенный по входу к резонансному контуру компенсирующего автогенератора, второй эмиттерный повторитель, подключенный по

1052969

30 входу к выходу первого эмиттерного повторителя, коллектором — к источнику питания, по выходу — к делителю источника опорного напряжения, ! третий и четвертый эмиттерные повторители, входьг которых подключены 5 к источнику опорного напряжения, выход каждого — к резистору нагрузки соответствующего амплитудного детектора, а коллекторы — к входам дифференциального усилителя и через

Резисторы к источнику питания.

Катушка индуктивности компенсирующего автогенератора может быть выполнена на сердечнике с самоэкранированием, например, кольцевом. 15

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема кондуктометра.

Кондуктометр состоит из измерительного 1 и компенсирующего 2 каналов,источника опорного напряжения на резисторах 3-5, дифференциального усилителя б, эмиттерного повторителя на транзисторе 7, резис.тора 8, цепи термокомпенсации на резисторах 9 и 10, регистрирующего прибора 11, эмиттерного повторителя на транзисторе 12. Измерительный канал 1 состоит иэ автогенератора на транзисторе 13, резисторах 14-16, конденсаторах 17-19, индуктивном датчике 20, подключенном к схеме высокочастотным кабелем 21, амплитудного детектора на диоде 22, конденсаторе 23, резисторах 24 и 25, являющихся нагрузкой детектора, эмит- 35 терного повторителя на транзисторе

26, резистора 27. Компенсирующий канал 2 выполнен по аналогичной схеме. Резистор 24 этого канала служит для установки нуля, а катушка 40

20 индуктивности выполнена на кольцевом сердечнике. Напряжение питания подается на клеммы 28 и 29.

Кондуктометр работает следующим образом.

При изменении удельной электропроводности контролируемой среды изменяется импеданс индуктивного датчика 20 измерительного автогенератора 1, это вызывает изменение эквивалентного сопротивления колебательного контура, что приводит к изменению напряжения на нем и соответственно на нагрузке амплитудного детектора 24 и 25. Так как напряжение стабилизировано с помощью эмиттерного повторителя на транзисторе 26., то это изменение напряжения будет скомпенсировано за счет изменения тока транзистора 26. Изменение тока транзистора 26 вызывает изменение на- 60 пряжения на резисторе 27 и соответственно приводит к появлению напряжения на входе дифференциального усилителя б Это напряжение. вызывает изменение напряжения на выходе усилителя б и на входе транзистора 7, что в свою очередь вызывает изменение тока этого транзистора и, за счет прохождения его через резистор

25, изменяет напряжение на резисторах

24 и 25 нагрузки амплитудного детектора и ток транзистора таким образом, что напряжения на резисторах 27 (измерительного и компенсирующего каналов ) становятся равными.

Изменение тока транзистора 7 вызывает изменение показаний регистрирующего прибора 11. Кроме этого, при изменении импеданса датчика изменяется соотношение падений напряжений на кабеле 21 и датчике 20 а выходной ток транзистора 7, протекая через резистор 8, изменяет смещение на базе и ток транзистора 12, что вызывает изменение опорного. напряжения на резисторах 4 и 5 и напряжения стабилизации контура на величину изменения падения напряжения на кабеле. За счет этого напряжение на датчике остается постоянным, что сохраняет постоянной чувствительность прибора.

При этом воэможность появления погрешности от нелинейности эа счет изменения опорного напряжения и напряжения на контуре исключается, так как эти изменения одинаковы в обоих каналах.

Кроме того, соответствующим выбором величины резистора 8 можно получить линейную зависимость выходного сигнала и в случае нелинейной зависимости удельной электрической проводимости среды от концентрации.

Пои изменении температуры окружающей среды за счет того, что все элементы компенсационного канала

2 находятся в таких же условиях, что и измерительного 1, изменения напряжения на резисторах 27 одинаковы, а напряжение на входе дифференциального усилителя б и показания регистрирующего прибора не изменяются.

Использование предлагаемого кондуктометра позволит повысить точность измерения особенно при работе в условиях глиноземного производства, где температура Растворов достигает

110 С, что вызывает значительные изменения температуры окружающей среды.

1052969

Составитель А. Синицын

Техред С.Мигунова 1<орректор A.Зимокосов

Редактор B. Петраы

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 88 б О/40 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11305, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5