Кондуктометр

Кондуктометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области измерительной техники. Целью изобретения является повышение точности измерений. Кондуктометр содержит трансформаторный датчик электропроводности с трансформаторами возбуждения и измерения, дополнительной обмоткой, в цепь которой включен образцовый резистор, последовательно соединенный с ключом, вычислительное устройство и блок управления, выход которого подключены к управляющим входам ключа и вычислительного устройства. Диэлектрический канал трансформаторного датчика выполнен в виде двух соосных трубок, нахоИзобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для определения электропроводности, по которой судят о концентрации раствора жидкой среды. Цель изобретения - повышение точности измерения. На фиг. 1 представлен разработанный кондуктометр; на фиг. 2 - трансформаторный датчик электропроводности. В корпусе 1 размещены трансформатор возбуждения 2, измерительный трансфордящихся в одном корпусе на расстоянии друг от друга. Трансформаторы возбуждения и измерительный находятся на одной трубке. На внешних концах трубок размещены первый и второй полусферические электроды с центром в точке пересечения оси трубок с плоскостями внешних срезов, а в зазоре между трубками находится третий полусферический электрод с центром в точке пересечения оси трубок с второй плоскостью среза трубки На трубке расположены трансформаторы, причем обмотка трансформатора возбуждения подключена к генератору, обмотка измерительного трансформатора - к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом вычислительного устройства Третий полусферический электрод соединен с общей клеммой переключателя, две другие клеммы которого подключены к первому и второму полусферическим электродам , а управляющий вход к блоку управления . Для обеспечения работоспособности кондуктометра в потоке жидкости полусферические электроды выполнены сетчатыми 1 з.п. ф-лы, 2 ил. матор 3, они находятся на первой трубке 4, соосно с ней расположена вторая трубка 5. На внешнем конце первой трубки расположен первый электрод 6, на внешнем конце другой трубки - второй электрод 7 Оба электрода имеют форму полусфер с центром в точке пересечения оси трубок с плоскостями их внешних срезов В зазоре между трубками находится третий полусферический электрод 8 с центром в точке пересечения оси трубок со второй плоскостью среза первой, на которой расположены (/) С о ел о 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s G 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4652749/25 (22) 22.02.89 (46) 30,06,91. Бюл, М 24 (71) Куйбышевский политехнический институт им.В. В, Куйбышева (72) M.Ã.Ðóáöoâ и Е.В.Лузина (53) 543.247 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 568883,кл. G 01 N27/02,,1977.

Авторское свидетельство СССР

М 949464, кл. G 01 N 27/02, 1982. (54) КОНДУКТОМЕТР (57) Изобретение относится к области измерительной техники. Целью изобретения яв ляется повышение точности измерений.

Кондуктометр содержит трансформаторный датчик электропроводности с трансформаторами возбуждения и измерения, дополнительной обмоткой, в цепь которой включен образцовый резистор, последовательно соединенный с ключом, вычислительное устройство и блок управления, выход которого подключены к управляющим входам ключа и вычислительного устройства. Диэлектрический канал трансформаторного датчика выполнен в виде двух соосных трубок, нахоИзобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для определения электропроводности, по которой судят о концентрации раствора жидкой среды.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлен разработанный кондуктометр; на фиг. 2 — трансформаторный датчик электропроводности.

В корпусе 1 размещены трансформатор возбуждения 2, измерительный трансфор. Ж„„1659821 А1 дящихся в одном корпусе на расстоянии друг от друга. Трансформаторы возбуждения и измерительный находятся на одной трубке. На внешних концах трубок размещены первый и второй полусферические электроды с центром в точке пересечения оси трубок с плоскостями внешних срезов, а в зазоре между трубками находится третий полусферический электрод с центром в точке пересечения оси трубок с второй плоскостью среза трубки. На трубке расположены трансформаторы, причем обмотка трансформатора возбуждения подключена к генератору, обмотка измерительного трансформатора — к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом вычислительного устройства.

Третий полусферический электрод соединен с общей клеммой переключателя, две другие клеммы которого подключены к первому и второму полусферическим электродам, а управляющий вход к блоку управления. Для обеспечения работоспособности кондуктометра в потоке жидкости полусферические электроды выполнены сетчатыми.

1 з,п. ф-лы, 2 ил, матор 3, они находятся на первой трубке 4, соосно с ней расположена вторая трубка 5.

На внешнем конце первой трубки расположен первый электрод 6. на внешнем конце другой трубки — второй электрод 7.

Оба электрода имеют форму полусфер с центром в точке пересечения оси трубок с плоскостями их внешних срезов. В зазоре между трубками находится третий полусферический электрод 8 с центром в точке пересечения оси трубок со второй плоскостью среза первой, на которой расположены

1659821 трансформаторы. Причем обмотка трансформатора 2 возбуждения подключена к генератору 9, обмотки измерительного трансформатора 3 — к входу аналого-цифрового преобразователя 10, выход которого соединен с входом вычислительного устройства 11. В цепь дополнительной обмотки включен образцовый резистор 12, последовательно соединенный с ключом 13, второй и третий электроды 6 и 7 соответственно подключены к металлическому разомкнутому проводнику через переключатель 14.

Блок 15 управления обеспечивает синхронизированную работу. ключа, переключателя и аналого-цифрового преобразователя.

Устройство электропроводности жидкой среды происходит в три такта, Блок 15 управления обеспечивает синхронизированную работу ключа 13, переключателя 14 и аналого-цифрового преобразователя 10. Генератор 9 подает сигнал на трансформатор 2 возбуждения, который индуцирует ЭДС в витке воды, а с измерительного трансформатора 3 снимается сигнал, пропорциональный электропроводности воды. B первом такте измерения блок

15 управления, посредством сигнала синхронизирования ключ 13 размыкает, а переключатель 14 замыкает на электрод 7 (верхнее положение), Измеряется электропроводность столба жидкости, заключенного между первым и втор ым электродами 6 и

7. Измеряемый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 10, а с него измеренная величина в цифровом виде поступает не вычислительное устройство 11, т.е. получается следующая зависимость;

Оз=а+Ь+ 01 К, (1) где Оз — измеренное напряжение, соответствующее проводимости столба жидкости между электродами 6 и 7; а и Ь вЂ” коэффициенты функции преобразования всего измерительного канала:

К1 — коэффициент,:-ависящий от площади поперечного сечения диэлектрического канала и расстояния между электродами 6 и 7; гг1 — удельная электропроводность жидкой среды.

В следующем такте ключ 13 посредством блока 15 управления замкнут и переключатель 14 замкнут на второй электрод 7 (верхнее положение).

Измеряется электропроводность столба жидкости, заключенного между первым и вторым электродами 6 и 7 и контура с образцовым резистором 12 и ключом 13, Сигнал аналогичным образом поступает на аналого-цифровой преобразователь 10, а затем и вычислительное устройство 11, Получается следующая зависимость:

Ц2=а+ Ь(К1п1+ а,6 ), (2) где Uz — измеренное напряжение, соответствующее суммарной проводимости столба

5 жидкости между электродами 6 и 7 и контуром с образцовым резистором 12 и ключом 13; оюр — образцовая проводимость, обратно пропорциональная сопротивлению образцового резистора 12 и сопротивлению

10 ключа 13, соединенных последовательно, В последнем такте переключатель 14 замкнут на электрод 9 (нижнее положение), а ключ 13 разомкнут, Измеряем электропроводность столба жидкости, заключенно15 го между электродами 6 и 8. Получаем следующую зависимость: (3) 0з=а+ b a г2, 30 и—

Lli — Ыз

К вЂ” l

Из последнего выражения видно, что точность измерения удельной электропроводности не зависит от стабильности параметров электронных блоков: генератора, аналого-цифрового преобразователя, à определяется только стабильностью образцового резистора 12 и геометрических постоянных К1 и К2.

При разработке конструкции трансформаторного датчика следует учитывать погрешность, вносимую емкостью двойного слоя на границе раздела электрод — жидкость.

Задавшись величиной погрешности, можно определить конструктивные параметры трансформаторного датчика. Например, это можно сделать следующим образом, Задавшись площадью электродов

S>< и зная удельную емкость двойного слоя

Суд для выбранного материала электродов, можно определить его импеданс

Z=

Ь5

2 >t >эл СудКоэффициент 2 появляется из-за того, что надо учитывать влияние емкостей двойного слоя на двух электродах.

20 где 0з — измеренное напряжение, соответствующее проводимости столба жидкости между электродами 6 и 8;

К2 — коэффициент, зависящий от площади поперечного сечения диэлектрического канала и расстояния между электродами 6 и 8, По полученным данным определим удельную электроп роводность жидкой среды, выраженной зависимостью

1659821

Предположим, задавшись S>< <= 10 см г емкостью двойного слоя Суд =.20 мкФ/см

1 и частотой 10 кГц, получим Z = 0,159 Ом.

Если задать, что погрешность, обусловленная емкостью двойного слоя, не должна превышать 0,025, то сопротивление столбика воды в трубке не должно быть меньше, чем Rb 636,6 Ом. Отсюда можно определить геометрическую постоянную, при этом берут наибол ьшую удельную и роводимость, например 5,5 Симlм:

Rb = ——

o 5 где l — длина трубки;

S — площадь внутреннего сечения.

Так,при длине трубки 1 = 5 см, диаметр внутреннего сечения должен быть 0 = 3,9 мм.

1 Формула изобретения

1. Кондуктометр, содержащий трансформаторный датчик электропроводности с трансформаторами возбуждения и измерения, дополнительной обмоткой, в цепь которой включен образцовый резистор, последовательно соединенный с ключом, вычислительное устройство и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключа, и вычислительное устройство, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, диэлектрический канал трансформаторного датчика выполнен в виде двух соосных трубок, размещенных в одном корпусе с зазором одна относительно другой, транс5 форматоры возбуждения и измерения расположены на одной трубке, при этом на внешних концах соосных трубок установлены первый и второй полусферический электроды с центром в точке пересечения оси

10 трубок с плоскостями их внешних срезов, а в зазоре между трубками размещен третий полусферический электрод с центром в точке пересечения оси трубок с второй плоскостью среза трубки, на которой

15 расположены трансформаторы, причем обмотка трансформатора возбуждения подключена к генератору, обмотка измерительного трансформатора — к входу аналогоцифрового преобразователя, выход

20 которого соединен с входом вычислительного устройства, а третий полусферический электрод соединен с общей клеммой переключателя, две другие клеммы которого подключены к оставшимся первому и второму

25 полусферическим электродам, а управляющий вход к блоку уйравления, выход блока управления подключен к входу аналогоцифрового преобразователя.

2. Кондуктометр по и. 1, о т л и ч а юЭО шийся тем, что с целью обеспечения . работы в потоке жидкости, сферические электроды выполнены сетчатыми.

1659821

Составитель Г.Денисенко

Редактор M.Íåäoëóæeíêo Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 1838 Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101