Устройство для измерения проводимости жидкости

Устройство для измерения проводимости жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (») 545934 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01. 10.73 (21) 1 961429/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.02.77.Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 22.03.77 (51) И. Кл.

5 01 R 27/22

Гасударственный намитет

Саввта Министрав СССР па делам иэааретений и открытий (53) УДК 621.317. .33 (088.8) (72) Авторы изобретения

B. В. Белов, В. М. Лапкин и Ю. Ф. Романов

Ленинградский филиал Всес оюзного научно-исследовательского института медицинского приборостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ

ЖИДКОСТИ

Изобретение предназначено для измерения проводимости жидкости для регистрации процессов в жидких реакционных средах, а также в практике медицинского лабораторного анализа. 5

Известно устройство для измерения проводимости жидкости, основанное на использовании четырехэлектродного кондуктометрического преобразователя. В этом устройстве токозадающие электроды преобразова- щ теля через амперметр соединены с высокоомным токовым выходом усилителя; на вход усилителя подано постоянное по амплитуде или зависящее от температуры жидкости напряжение генератора, в противофазе к кото- 15 рому через цепь отрицательной обратной связи подано напряже.гие с измерительных электродов преобразователя. Сигнал отрицательной обратной связи управляет выходным током усилителя таким образом, что амплиту- 20 да напряжения на измерительных электродах преобразователя поддерживается постоянной независимо от текущего значения проводимости жидкости. Показания амперметра пропорциональны проводимости жидкости. Неза 25 висимость показаний амперметра DT температуры жидкости обеспечена введенной в схему генератора цепью термокомпенсации, основу которой составляет термозависимое сопротивление с отрицательным температурным коэффициентом. С помощью такого устройства практически невозможно регистрировать кинетику процессов в жидких реакционных средах, поскольку показания измерительного прибора пропорциональны проводимости исследуемой жидкости, а не ее изменению, которое обычно мало и не превышает нескольких процентов DT ис.-.одного значения проводимости. Схема цепи отрицательной обратной связи выполнена без учета комплексного характера эквивалентной схемы четырехэлектродного преобразователя и возможных фазовых сдвигов за счет паразитных к,С параметров, т, е. она не может обеспечить строгой противофазности сигналов обратной связи и генератора, в связи с чем вносится дополнительная погрешность в результаты измерения проводимости. Включение цепочки термокомпенсации в сХему генератора также не является оптимальным решением, так как

545934 термозависимое сопротивление конструктивно расположено в кювете четырехэлектродного преобразователя и в случае дистанционной регистрации проводимости жидкости может быть удалено на десятки метров от са- 5 мого устройства, то возникают трудности реализации термокоррекции на переменном токе.

Бель изобретения — получение линейной зависимости между показаниями измеритель- »р ного прибора и изменением проводимости при регистрации кинетики процессов в жидких реакционных средах.

Для этого в предлагаемом устр ойстве регистратор выполнен в виде регулируемого !5 измерительного сопротивления и схемы измерения разностного сигнала. Измерительное сопротивление включено между токовым

BblxDgDM усилителя и преобразователем. Схема измерения разностного сигнала содержит 20 два дифференциальных усилителя переменного тока, входы одного из которых присоединены к измерительному сопротивлению, а другого — к измерительным электродам преобразователя, два детектора и дифференциаль ЯЬ ный усилитель постоянного тока с вольтметром, причем входы детекторов связаны с выходами соответствуюших дифференциальных усилителей переменного тока, а выходы— со входами дифференциального усилителя пос- 30 тоянного тока.

Для обеспечения строгой противофазности напряжений, подаваемых на вход усилителя с выхода генератора и измерительных электродов преобразователя, в цепь отрицатель- 35 ной обратной связи введен активный четырех. полюсник, состояший из трансформатора импеданса и регулируемого фазоврашателя.

Бепь термокоррекции результатов измерения выполнена на постоянном токе. При этом » термозависимое сопротивление с отрицательHbIM температурным коэффициентом введено в инверсное плечо дифференциального усилителя постоянного тока в качестве сопротивления обратной связи.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства. Генератор напряжения 1 подсоединен к усилителю 2 с токовым выходом. На выходе усилителя 2 последовательно с четырехэлектродным кондуктометрическим преобразователем 3 (электроды 4,5 — токозадаюшие, 6, 7 — измерительные) включено измерительное сопротивление 8. С измерительного сопротивления

8 и измерительных электродов 6, 7 преобразователя 3 сигналы подаются на два независимых идентичных канала схемы измерения раэностного сигнала. В состав каждого канала входит дифференциальный усилитель® переменного тока (9 и 10) и детектор (ll и 12).Продетектированные сигналы подактся на усилитель постоянного тока (УГТ) "3 с дифференциальным входом. В цепь отрицательной обратной связи УПТ включено терм".: висимое сопротивление 14, которое конструктивно расположено в кювете четырехэлектродного преобразователя, Усиленный разностный сигнал постоянного тока с выхода УПТ 13 подается на вольтметр 15 (стрелочный, цифровой, самопишуший). Измерительные электродь 6, 7 преобразователя 3 через активный четырехполюсник 16 цепи 0TpHUBTEëüной обратной связи соединены со входом усилителя 2. В качестве активного четырехполюсника использован трансформатор импенданса с регулируемым фазовращателем.

Косвенно измеряемая величина (изменение проводимости жидкой реакционной среды преобразуется в величину, измеряемую прямым способом, следующим образом. В начальный момент времени измерительное сопротивление 8 устанавливается равным полному сопротивлению между измерительными электродами 6, 7 преобразователя 3: X„=R„, Это соответствует нулевому показанию на шкале вольтметра или нулевому разностному сигналу, так как I Ü„= 1Ь„=0„. В ходе реакции проводимость жидкой среды меняется. Изменяется и напряжение на измерительных электродах 6, 7 преобразователя, оставаясь прежним на сопротивлении 2 „.

Изменившееся напряжение, переданное на вход усилителя 2 через четырехполюсник цепи отрицательной обратной связи 16, мгновенно вызывает изменение рабочего режима усилителя 2. Выходной ток усилителя 2 меняется от 1 до J таким образом, что падение напряжения на измерительных электродах 6, 7 преобразователя 3 возвращается к своему исходному значению при новом значении проI водимости Y II, отличном от исходного значения Y„, и т.д. Какое бы текущее значение ни принимала проводимость жидкости, напряжение на измерительных электродах 6, 7 остается постоянным и равным исходному, установленному в начальный момент времени. Напряжение II e на измерительном сопротивлении 8 отличается от исходного на величину и О, пропорциональную изменению проводимости на участке между эквипотенциальными поверхностями, проходяш;ими через измерительные электроды пре образ ователя.

Для обеспечения термокоррекции результатов измерения характер изменения термозависимого сопротивления в цепи орицательной обратной связи дифференциального УПТ

545934

Составитель В. Скоробогатов

Редактор Е. Братчикова Техред N. Левицкая Корректор В. Зорина

Заказ 241/3 Тираж 1 049 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подобран таким, что в заданном диапазоне температур соблюдается равенство: v, К„

ll y

5 где R< — сопротивление термочувствительного элемента в цепи отрицательной обратной связи УПТ при текущем значении температуры жидкости, икь

К вЂ” терм озависимый коэффициент пере- 19

v дачи дифференциального усилителя постоянного тока по инверсному входу, Rg — сопротивление на инверсном входе

УПТ (на чертеже не показано), равное по номиналу с опротивлению терм очувствитель- 1& ного элемента при температуре приведения,, Y< — текущее значение проводимости жидкости, 4У - приращение проводимости жидкости в интервале температур (от температуры при. 4 о ведения 1 С до текущей температуры.) Формула изобретения

1. Устройство для измерения проводимости жидкости, содержащее генератор напряжения, усилитель с токовым выходом, цепь отрицательной обратной связи, четырехэлектродный преобразователь с двумя токозадаюшими и двумя измерительными электродами, цепь термокоррекции и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью получения линейной зависимости между показаниями регистрирующего прибора и изменениями проводимости жидкой среды в ходе реакции, оно снабжено схемой измерения разностного сигнала, содержащей два дифференциальных усилителя переменного тока, два последовательно соединенных детектора и усилитель постоянного тока с вольтметром и регулируемым измерительным сопротивлением, включенным между токовым выходом усилителя и одним из токозадающих электродов четырехэлектродного преобразователя, а входы детекторов связаны с выходами двух последовательно соединенных дифференциальных усилителей переменного тока, последний из которых через усилитель постоянногD тока подключен к первому детектору.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что цепь отрицательной обратной связи снабжена активным четырехполюсником, например, трансформатором импеданса с регулируемым фазоврашателем.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а к>— ш е е с я тем, что инверсное плечо усилителя постоянного тока снабжено термочувствительным элементом в качестве сопротивления обратной связи.