Кондуктометр

Кондуктометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КОНДУКТОМЕТР, содержащий последовательно соединенные управляемьш генератор синусоидального напряжения, кондуктометрический преобразователь и измерительную цепь, последовательно соединенные элемент связи с исследуемой средой, первый детектор, схему сравнения, а также источник опорного напряжения , подключенный к второму входу схемы сравнения, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно содержит амплитудный ограничитель , полосовой фильтр, второй детектор, противоположньм первому по полярности, сумматор, фильтр нижних частот, причем амплитудный ограничитель, полосовой фильтр, второй детектор, сумматор и фильтр нижних частот соединены последовательно , вход амплитудного ограничителя соединен с элементом связи с исследуемой средой, выход фильтра нижних частот - с управляющим входом генератора синусоидального напряжеО ) ния, второй вход сумматора - с выходом первого детектора, а третий вход сумматора - с выходом схемы сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 ь 01 И 27/02

r.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3609736/24-25 (22) 20.06.83 (46) 15. 10. 85. Бюл. 0 - 38 (72) В. В. Туренко, 14. Н. Рахманин и Ю.А.Григорьев (53) 543.257(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 875270, кл. G 01 N 27/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 894522, кл. G 01 N 27/02, 1980. (54)(57) КОНДУКТОМЕТР, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор синусоидального напряжения, кондуктометрический преоораэователь и измерительную цепь, последовательно соединенные элемент связи с исследуемой средой, первый детектор, схему сравнения, а также источник опорного напряже— ния, подключенный к второму входу схемы сравнения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно содержит амплитудный ограничитель, полосовой фильтр, второй детектор, противоположный первому по полярности, сумматор, фильтр нижних частот, причем амплитудный ограничитель, полосовой фильтр, второй детектор, сумматор и фильтр нижних частот соединены последовательно, вход амплитудного ограничителя соединен с элементом связи с исследуемой средой, выход фильтра нижних частот — с управляющим входом генератора синусоидального напряжения, второй вход сумматора — с выходом первого детектора, а третий вход сумматора — с выходом схемы сравнения.

1185206

Изобретение относится к физикохимическому анализу и может быть использовано, например, в химической промьшс>тент>»сти .

Целью изобретения является повы— шение то гности B динамическом режиме из мере пия .

Нл фиг. 1 нри>зедена блок — схема кондуктометрл; fla фиг. 2 — графики, иллюстрирук>щие работу кондуктометра в динамическом режиме.

Кондуктометр со,тержит (фиг. 1) последовательно соедHEIPIIHbie управляемый генератор 1 си«усоидалытого нап15 ряжения низкой частоты, двухтр ансформятopfff>III кондуктометрич=ский преобрлзонятель 2 и измерительную цепь 3, дифф«рс>н>тт>л>льн>>й усилит< ль

4, раз опот»трнь>с детс кторы 5 6 и

20 схему 7 сравнения, источник 8 опорного напряжения, ям:>литудный огряьнтчитель 9, ньнтстт>нстннь>й а прецизион—

c IIáHJlIITpI>ffa полосовой фильтр

10, суммят»т> 11, И!Ч 12. "силитель

4 и детектор 5 >тодтстночс Efl f последовав тельно к первому вхо,lv схемы 7 с. рлв— пения, второй вход leo Bop off соединен с источником 8 offoplf»го напряжения.

Г!ервыйт, второй и третий вхо, ы ст>ммл— тор;т 11 со,,Iiffipны соответственнс> с выходлм,т детектора 5, схемы 7 и детектора 6, Ог»afн>читель 9 и пс>лосо— вой фильтр 10 Bfжс-т бьггь выполнен, B члст—

Hoc. т и f id О., е. О гционно>м >>ст*лтт геле с мостом Виня >т цепи обратной свя.=.и, 4О

Элемент связи со средой может быть выполнен, в частности, в виде;твух кольцевых элек гроJIoB, межпу котсрыми расположена кллибровлннля Bc I авкл ..

Кондуктометрический IlpсобрлзoBB Iель 45

2 (фиг. 1) соединен с выходом гснера— тора 1 и входом измерительной пепи 3. Контур связи между тороидальными сердечниками 13 и 14 образован объемным электролитипеским прот>одни в 50 ком 15. Электроды 16 и 17 подключены к входу дифференциального усилителя

4. Источник 8 опорного напряжения выполнен в виде параметрического стабилизатора на прецизионном стабилит — 55 роне. >(обротность полосового фильтра 10 выбирается ттреимущественно в пределах 3-5. Такая добротность является достаточной для того, чтобы отфильтровать высшие гармоники в спектре сигнала на выходе ограничителя 9, в то же время позволяет построить схему с достаточной стабильностью. Коэффициент передачи цепи, состоящей из блоков 9, 10, 6, устанавливают при регулировке равным коэффициенту передачи детектора 5.

Схема 7 сравнения, содержащая для обеспечения точности в статическом режиме интегрирующий элемент, может быть выполнена в виде последоватепьно соединенных инвертирующего сумматора 18, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами схемы 7 сравнения, и инвертирующего аналогового интегратора 19 Ia операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи.

ФНЧ 12 построен по ттростейшеи схеме

4 последовательно параллельной RC — цепи. -!лс.тота среза ФНЧ 12 выбирается па практике в 2-4 раза меньше удвоенной частоты пульсаций на выходе детек— торов 5 и 6.

У тройство работает следующим обрлзом.

Посл е в ключс. ни я к ондук том етр а генсрлтор 1 начинает вырабатывать синусоидальное напряжение, амплитуда которого зависит от сигнала на управляющем входе генератора 1 Под !

fсйстиием выходного напряжения генератора 1 B жидкости 15> протекающей через преобразователь 2, наво— иится FLIC и протекает ток, амплиту— дл которого пропорциональна электропроводности жидкости. Сигнал в обмотке трансформатора 14, пропорциональный току в жидкости, а следовательно, и измеряемой электропроводности, регистрируется измерительной схемой 3. Напряжение, снимаемое с эпектродов 16 H 17, усиливается дифференциальным усилителем 4 с больцтим входным сопротивлением, детектируется блоком 5 и сравнивается в схеме

7 с BbicoKocòàáèëüíûì напряжением источника 8. Одновременно выходное напряжение усилителя 4 ограничивается по амплитуде блоком 9, напряжение на выходе которого представляет собой переменное напряжение прямоугольной формы, амплитуда которого практически не зависит от амплитуды синусоидального напряже118 ния на его входе. Первая гармоника выходного напряжения ограничителя

9 выделяется полосовым фильтром 10, преобразуется детектором 6 в пульсирующее напряжение, которое поступает на вход сумматора 11, на первый вход которого поступает пульсирующее напряжение противоположной по— лярности, пропорциональное падению напряжения на рабочем участке, рас — 10 положенном между электродами 16 и

17. Если напряжение на рабочем участке равно своему номинальному значению, постоянная составляющая на выходе усилителя равна нулю, напряжение на выходе схемы 7 не изменяется, разнополярные пульсирующие напряжения детекторов 5 и 6 после

/ суммирования полностью компенсируются, напряжение на выходе сумматора 20

11и управляющее напряжение на выходе

ФНЧ 12 повторяют напряжение на выходе схемы 7. При медленных изменениях напряжения на рабочем участке, например из-за изменения электропровод- 2S ности жидкости на границе раздела металл-жидкость, происходит изменение напряжения на выходе детектора

5, на выходе усилителя появляется постоянное напряжение, величина которого зависит от величины отклонения напряжения на электроцах 16 и

17, а знак — от знака этого изменения. Появление напряжения на выходе усилителя приводит к изменению напряжений на выходах интегратора 19, сумматора 11 и ФНЧ 12. При этом выходное напряжение сумматора 11 содержит также пульсирующую добавку, равную разности выходных напряжений детекторов 5 и 6. Однако постоянная

40 составляющая этой добавки мала по сравнению с изменениями напряжения на выходе схемы 7, так как коэффициент передачи интегратора 19 для медленных иэменений напряжений во много 4 раз больше, чем коэффициент передачи детектора 5, а переменная составляющая не пропускается ФНЧ 12. Поэтому сигнал на выходе ФНЧ практически повторяет сигнал на выходе схемы 7.Изме1 кение сигнала на управляющем входе. приводит к изменению глубины отрицательной обратной связи и изменению переменного напряжения на выходе генератора 1, противоположному по знаку первоначальному изменению напряжения на электродах 16 и 17. Бла годаря большому коэффициенту переда52С6 4 чи схемы 7 на частотах, близких к нулевым, все изменения падения напряжения на участке между электродами

16 и 17 компенсируются практически полностью изменениями выходного напряжения генератора 1, что обеспечивает стабилизацию напряжения на рабочем участке электролитического провод.ника и формирование выходного сигнала кондуктометра, -пропорционального электропроводности жидкости только на этом участке.

В случае резкого изменения напряжения на рабочем участке напряжение на выходе схемы 7 в первоначальный момент остается из-за инерционности интегратора 19 практически неизменным. Однако на выходе сумматора 11 появляется управляющий сигнал, пропорциональный разности напряжений на выходах детекторов 5 и 6. Переменная составляющая этого сигнала с удвоенной частотой генератора 1, как и в первом случае, фильтруется ФНЧ 12, а .собственно управляющий сигнал изменя— ет напряжение на выходе генератора

1. По мере устранения первоначального отклонения напряжения на выделенном участке электролитического проводника дополнительный сигнал на выходе сумматора 11 уменьшается и в момент установления номинального напряжения он становится равным нулю

У обеспечивая прекращение процесса управления режимом генерации, отсутствие паразитной модуляции возбуждающего напряжения и малую длитель- . ность переходных процессов.

Таким образом, введение дополнительных блоков и связей позволило значительно сократить погрешности измерения при резком изменении электропроводности контролируемой среды, т.е. повысить точность в динамическом режиме измерения. Это, в свою очередь, позволяет производить более тонкий анализ быстропротекающих технологических процессов, увеличить допустимую скорость жидкости, протекающей по трубопроводу, без снижения точности статических измерений, что обусловливает более широкие возможности использования кондуктометра в различных областях техники.

На фиг. 2 приведены рассчитанные выходные сигналы при входном воздействии типа единичного скачка для

1185206 прототипа — кривая 20 и для данного устройства — кривая 2 1 . На графике по оси абсцисс обозначено время в милисекундах, а по оси ординат приращение выходного сигнала, нормированное относительно установившегося значения.

Г,O

1,0

/О Г0 70 40 g gg

Юре ю, are Рог. Г

Составитель B.Íåìöåâ

Редактор B.Ковтун Техред Л.Микеи, Корректор С.Г!екмар

Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35ð Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6356/39 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

O

„ф

C) с с

Из графика следует, что длительность переходных процессов в резуль тате использования изобретения уменьшилась более чем на порядок и динамические погрешнос— ти через 0,5 мс практически отсутствуют.