Устройство для измерения электрического сопротивления жидкости и составляющих поляризационного импеданса

Устройство для измерения электрического сопротивления жидкости и составляющих поляризационного импеданса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 0 01 Р 1?/10 (> 01 R 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ю .)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 38 65 7/24-21 (22) 03.04.85 (46) 07.10.86. Бюл. 8 37 (72) Б,В.Курочкин и N.Н.Двойнос (53) .621.317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 173316, кл. С 01 R 27/04, 1963.

Авторское свидетельство СССР

М 1012154, кл. C 01 К 27/04, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ И

СОСТАВЛЯЮЦИХ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО ИМ11ЕДАНСА (57) Изобретение относится к области исследования электрофизических

ÄÄSUÄÄ 3262393 А1 свойств жидкости. Цель изобретения повышение точности и расширение диапазона измерений. Устройство содержит генератор 1, трехэлектродный кондуктометрический преобразователь

3, регулируемые резисторы 4 и 8, регулируемые конденсаторы 5 и 9, индикаторы 6 и 10 баланса и трансформатор 2. Введение коммутатора 7 и образование новых связей между элементами устройства полностью уравновешивает мостовые схемы путем изменения с помощью коммутатора 7 включения индикаторов 6 и 10 баланса и регулируемых конденсаторов 5 и 9 в зависимости от проводимого измерения

1262393 где R„<

RnM ставляющие поляризационного импеданса двойного слоя у крайнего электрода большей и меньшей . камер кондуктометрического преобразователя 3 соответи R„„ электродного кондуктометрического преобразователя 3; эквивалентные сосJ

Наличие плеча трансформаторного моста, состоящего из последовательно соединенных меньшей камеры кондуктометрического преобразователя 3 и ре4

Изобретение относится к исследова. киям электрофизических свойств жидкости и может быть использовано для измерения электрическо|о сопротивления жидкости и эквивалентных составляющих поляризационного импеданса двойного слоя у поверхности электродов.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерения за счет полного уравновешения мостовых схем и исключения нерегулируемого резистора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1, соединенный с первичной обмоткой тран сформатора 2, вторичные обмотки которого имеют отношение витков 1:1 и образуют индуктивные плечи трансформаторного моста, в состав последнего входят также трехэлектродный кондуктометрический преобразователь 3, разделенный средним электродом на две неравные по длине камеры, причем д крайний электрод большей камеры соединен с концом одного индуктивного плеча, а крайний электрод меньшей камеры соединен через правый регулируемый резистор 4 с концом другого индуктивного плеча, Первый регулируемый конденсатор 5 и первый индикатор

6 баланса при соответствующем положении пар окнтактов коммутатора 7 подключаются к трансформаторному мосту для компенсации токов утечки на

35 землю и индикации баланса соответственно. Кроме того, устройство содержит делитель 8 напряжения, например, в виде переменного резистора, второй

40 регулируемый конденсатор 9 и второй индикатор 10 баланса, которые вместе с трехэлектродным кондуктометрическим преобразователем 3 и регулируемым резистором 4 при показанном на чертеже положении контактов коммутатогулируемого резистора 4, позволяет значительно расширить диапазон измерения сопротивления жидкости .в сторону малых значений. 1 ил. ра 7 образуют четырехплечий мост с двухэлектронным включением кондуктометрического преобразователя 3.

"стройство работает следующим об, разом.

Измерения проводят в два этапа.

Первоначально уравновешивают трансформаторный мост путем изменения зна чений регулируемых резистора 4 и конденсатора 5 при соответствующем положении пар контактов коммутатора 7 (положение пар контактов противоположно показанному на чертеже).

В момент баланса моста справедливо равенство

1 (Rgg+ Хд + Rag + К„4- Х „, ) Ху

К„,+ Х„ + К„,+ RÄ,+ Х„,+ Х,, (R + XPe + RxM + Впм+ XnM+ Rs) Х5э

R ñ X c Фм и Хпм R4 6ъ

Х„ H

Х„„ — эквивалентные соственно; сопротивление жидкости соответствен-, го в большей и меньшей камерах трехтавляющие поляризационного импеданса двойного .слоя у среднего электрода со стороны большей и меньшей камер трех1262393 4

Электроды в трех электрод((ом к(ч(.дуктометрическом преобразователе при измерении находятся в одинаковых условиях и, если их изготовить — .5 одинаковыми, то справедливо равен(е ство (2) (3) Ry Xqr.. (2R и + 2X„+ 2Крс +

К,+ Х3 2йр + 2Х„+ 2R„ + 2 (5) и требует включения регулируемого конденсатора для коменсации реактивной составляющей, а строго разграничить скомпенсированное регулируемым конденсатором 9 эквивалентное сопротивление токам утечки на землю Х„ и эквивалентные реактивные составляющие поляризационного импеданса Х„ и Х„ невозможно, то при обработке результатов этого измерения необходимо допустить методическую погрешность, приняв, что

gg где Х вЂ” эквивалентное сопротивле Ф ние токам утечки на землю от регулируемого резистора 4.

Равенство (5) с. учетом равенства (6) можно привести к виду электродного кондук тометрического преобразователя 3, которые необходимо учитывать на том ос новании, что силовь линии тока, проходящего между крайними электродами, пересекают двойной слой (О у среднего электрода дважды;

X — эквивалентное сопро Г тивление току утечки на корпус от (5 большей клмеры грех. электродного кондуктометрического преобразователя 3;

R — сопротивление регу- 20

Ф лируемого резистора 4;

Х вЂ” суммарное эквивалент.

53 ное сопротивление токам утечки на кор- 25 пус от меньшей камеры кондуктометрического преобразователя 3, регулируемого резистора 4 30 и конденсатора 5. где R Х вЂ” эквивалентные состав- 3 и ляющие поляризационного импеданса двойного слоя у одного из крайних электродов кондуктометрического преоб- 40 разователя;

Х вЂ” эквивалентное сопро" J3 тивление току утечки на землю от кондуктометрического преобразо-45 вателя;

Х вЂ” суммарное эквивалент3К ное сопротивление токам утечки на корпус от регулируемых резистора 4 и конденсатора 9 и — показание делителя 8 напряжения

В связи с тем, что сопротивление трехэлектродного кондуктометрического преобразователя в двухэлектродном. включении имеет комплексный характер

Rï3 Х р3 Rqм рм а при полном балансе моста

qS 3.

Из равенства (1) с учетом выражений (2) и (3) следует, что ( зкЗ ®и 4 т.е. значение регулируемого резисто ра 4 при балансе трансформаторного моста соответствует сопротивлению жидкости в трехэлектродном кондук тометрическом преобразователе.

На втором этапе уравновешивают мост с двухэлектродным включением трехэлектродного кондуктометрического преобразователя путем изменения значений коэффициента деления делителя 8 и второго регулируемого конденсатора 9. Положение пар контактов введенного коммутатора 7 соответствует показанному на чертеже. В момент баланса моста

2Хр + R g + R< ) Х 3

Х„, + R, + К„+ Х„, Х . n = Ху (6) К4) + Х ) и (2R„+ 2Кр(.+ R g+ К,„„)+

+ n (2Х+ 2Х„,), 12г12393 постоянны» болгьшей i меньягей камер трехэлектропного кондуктометрического преобразователя 3 равны соответственно А и Л, то, используя связь постоянной трех лектродного кондуктометрического преобразователя и сопрог тивления жидкости в нем через удельную электрическую пронодимость жидкость, из равенства (7) с учетом pat0 венства (4) можно получить где

А6+ Л4 п+ ис =, («9 г и — — — (8)

2n "+ R4(ä С А — А а Х + X

X и пс (9) 20

25 .Таким образом, введение коммутатора в предлагаемом устройстве позволяет увеличить точность измерения, за счет достижения полного уравновешивания мостовых схем путем измекения с помощью коммутатора включения индикаторов баланса и регулируемых конденсаторов в зависимости от проводимого измерения. Замена нлеча трансформаторного моста, состоящего из последовательно соединенных 55 меньшей камеры кондуктометрглческого преобразователя и нерегулируемого и регулируемого резисторов, плечом, состоящим из последовательно соединенных меньшей камеры кондуктометриче- 40 ского преобразователя и регулируемого резистора, позволяет значительно расширить диапазон измерения сопро. тивления жидкости в сторону малых значений. 45. Повышение точности измерения электрического сопротивления жидкости и составляющих поляризационного импеданса двойного слоя у электродов позволяет улучшить качество поверки кондуктометров и повысить эффективность исследований электрофизических параметров жидкости, особенно касающихся изучения свойств двойного элек- 55 трического слоя, знание которых необходимо, например, при разработке кондуктометрических приборов.

R4

7 Ч

1+Rу" С

Ф

4 9

I

Е4 И С. эквивалентные

ы С значения сопротивления плеча, образованного регулируемыми резистором 4 и конденсатором 9 с установленным значением емкости С9 конденсатора 9 на частоте переменного тока(д .Если

В измеренные значения эквивалентных активной и реактивной составляющих поляризационного импеданса двойного слоя у электродов входит только неисключенная методическая погрешность, определяемая ошибкой принятого равенства (6), формула изобретения

Устройство для .измерения электрического сопротивления жидкости и составляющих поляризапионного импеданса, содержащее генератор, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора напряжения, две вторичные обмотки которого образуют индуктивные плечи трансформаторного моста, первый вывод первой вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с первыми выводами регулируемого резистора и первого регулируемого конденсатора, трехэлектродный кондуктометрический преобразователь, разделенный средним электродом на две различные по длине камеры и включенный в два измерительных моста, из которых в один мост — трансофрматорный он включен тремя электродами, а в другой мост — двумя крайними электродами, делитель напряжения, второй регулируемый конденсатор, два индикатора баланса, о т л и ч а ю m e е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, в него введен коммутатор, первый вход первой пары коммутируемых входов которого соединен с первым выводом первой вторичной обмотки трансформатора напряжения, второй вывод которой и первый вывод второй вторичной обмотки соединен с вторым входом первой пары коммутируемых входов коммутатора, вход второй нары коммутируемых входов которого соединен с вторым выводом первого регулируемого конденсатора, вход третьей пары коммутируемых входов коммутатора соединен с первым выводом второго регулируемого конденсатора, второй вывод которого

1262393

Составитель В.Семенчук

Техред Л.Олейник

Редактор О.Бугир

Корректор Г.Решетник

Заказ 5422/42 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Ж-35,Москва,Раушская наб,, д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 соединен с вторым выводом регулируемого резистора, с электродом меньшей по длине камеры трехэлектродного кондуктометрического преобразователя и с входом четвертой пары коммугируемых входов коммутатора, второй вывод второй вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с электродом большей по длине камеры трехэлектродного кондуктометрического преобразователя и с первым выводом делителя напряжения, второй вывод ко. торого соединен с первым выводом регулируемого резистора, .третий вывод делителя напряжения соединен с входом пятой пары коммутируемых входов

:коммутатора, средний электрод трехэлектродного кондуктометрического преобразователя соединен с входом шестой пары коммутируемых входов коммутатора, при этом первый вход первого индикатора баланса, первый и третий выходы коммутатора соедине ны с общей шиной, второй и шестой

1О выходы коммутатора соединены с вторым входом первого индикатора баланса а четвертью и пятый выходы ком1 мутатора соединены соответственно с первым и вторым входами второго l5 индикатора баланса.