Устройство для измерения проводимости

Устройство для измерения проводимости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

сецнаннстнчесннх О П И С Д Н И Я ((() 859960 и зовеити н.ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 02.01.79 (21) 2709229/18-21 (5l)M. Кл, G 01 R 27/02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

3Ьаударетеиный камнтет

СССР

lo делам нэабретеннй н атарытнй

Опубликовано 30.08 81 Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.81 (53) УД К 621.317. .738 (088,8) (72) Автор изобретения

В. В. Туренко

I ь с (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПРОВОДИМОСТИ

Йзобретение относится к измерению средних и пульсациониых значений удельной электрической проводимости и может быть использовано в тех областях техники, где требуется вести контроль параметров электропроводящих сред.

Известно устройство дпя измерения средних и пульсационнйх значений проводимости, использующее метод непосредственного преобразования проводимости в выходной сигнал. В этом устройстве напряжение источника переменного напряжения модулируется по амплитуде сопротивления контактной измерительной ячейки, и после детектирования на выходе устройства появляется электрический сигнал, пропорциональный измеряемой электрической проводимости 11) .

Недостатком известного устройства является ограниченная точность измерения пулъсацнонных значений электрической проводимости, обусловленная изменением режима работы устройства цри эо изменении в широких пределах средних значений проводимости.

Известно также устройство дпя измерения проводимости жидкости. В этом устройстве кондуктометрическая ячейка используется в качестве входного сопротивления операционного усилителя. Устройство содержит генератор переменного напряжения, подклю юнньтй через цепь температурной компенсации к неииверттьрующему входу операционного усилителя. Двухэлектродная измерительная ячейка соединена одним электродом с корпусом устройства, а вторым электродом через разделительный конденсатор с инвертирующим входом операционного усилители. Выход усилителя соединен со своим инвертируютлим входом через параллельно включенйьте резистор и конденсатор. Делитель, состоящии иэ параллельно включенных резистора и конденсатора, а также соцротивлейия ячейки, образует цепь последовательной обратной связи по напряжению. Выход операционного усилителя соединен с последовательно включенными амплитудным детектором и филь. тром нижних частот. Выход фильтра через переменный:резистор, соединен с регистрируинцей аппаратурой (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения пульсацнонных зиа-.

9960

1S о ства — с другим электродом ячейки. Емкости конденсаторов 10 15 и 17 выбираются иэ ус3 85 чений проводимости, обусловленная существен ной зависимостью чувствительности устройства от среднего значения измеряемого параметра, а также влиянием на величину выходного сигнала нестабильности амплитуды генератора.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет обеенечения постоянства чувствительности устройства при изменении среднего значения измеряемого параметра в широких пределах, а также устранение влияния на величину выходного сигнала нестабильности амплитуды генератора.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения проводимостью, содержащее генера,тор переменного напряжения, операционный усилитель, к неинвертирующему входу которог подключен выход генератора, двухэлектродную измерительную ячейку, которая подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, и детектор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, при этом выход oneðàöèoêíoro усилителя соединен через цепь отрицательной обратной связи с его инвертирующим входом, дополнительно введены второй операционный усилитель, второй детектор, блок сравнения, интегратор и полевой транзистор, причем неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с выходом генератора, выход второго операционного усилителя соединен через цепь отрицательной обратной связи с его инвертирующим входом и входом второго детектора, к инвертирующему входу второго операционного усилителя подключен образцовый резистор, выходы обоих детекторов соединены со входами блока сравнения, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен с входом интегратора, выход которого соединен с затвором полевого транзистора, сток и исток которого соединены с электродами измерительной ячейки.

Функциональная схема предлагаемого устройства для измерения проводимости представлена на чертеже.

Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения синусоидальной формы, операгв онные усилители 2 и 3, каждый иэ которых имеет инвертирующий и неинвертирующий входы, двухэлектродиую измерительную ячейку 4, амплитудные детекторы 5 и 6, блок 7 сравнения,:иитегратор 8 и полевой транзистор 9.

0дин электрод ячейки 4 через разделительный конденсатор 10 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 2, второй электрод ячейки 4 соединен с общей шиной.

Выход генератора 1 подключен к неинвертирующим входам операционных усилителей 2 и 3.

Выходы усилителей 2 и 3 соединены через резйсторы 11 и 12 со своими инвертирующими входами. Резисторы 11 и 12 эашунтированы конденсаторами 13 и 14 соответственно. Эти элементы образуют цепи отрицательной обратной связи. К инвертирующему входу усилителя 3 через разделительный конденсатор 15 подключены образцовый резистор 16, второй вывод которого соединен с общей шиной..Выходы усилителей 2 и 3 соединены со входами детекторов 5 и 6 соответственно, выходы которых подключены ко входам блока 7 сравнения. Выход блока 7 сравнения соединен со входом интегратора 8, выход которого подключен к затвору полевого транзистора 9. Сток полевого транзистора через разделительный конденсатор 17 соединен с одним электродом ячейки 4, а исток через общую шину устройловия, что их емкостное сопротивление на рабочей частоте генератора 1 в несколько раз

20 меньше сопротивлений ячейки 4, резистора 16 и канала полевого транзистора 9, соответственно.

Устройство работает следующим образом;

Под действием напряжения, поступающего на неинвертирующие входы операционных усилителей 2 и 3 от генератора 1 на выходах вышеупомянутых усилителей возникает переменное напряжение. Амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя 2 нри неизменном напряжении на выходе генератора 1 в первом приближении линейно зависит от суммарной проводимости ячейки 4 и подключенной параллельно проводимости канала цолевого транзистора 9, Выходное напряжение усилителя 2 деЗГ тектируется с помощью детектора 5 и поступает на первый вход блока 7 сравнения. Выходное напряжение усилителя 3, зависящее от соотношения сопротивлений резисторов 12 и 16, детектируется с помощью детектора 6 и поступает на второй вход блока 7 сравнения. При этом конденсаторы 13 и 14 обеспечивают уменьшение усиления на высоких частотах и, как следствие, уменьшение уровня шумов, а также повышение устойчивости операционных усили45 телей 2 и 3. При равенстве параметров детекторов 5 и 6, усилителей 2 и 3, а также элементов, подключенных ко входам и выходам усилителей 2 и 3; .напряжения на выходах детекторов 5 и 6 будут равны по величине, а постоянное напряжение на выходе блока 7 бу50 дет равно нулю. Изменения амплитуды напряжения на выходе генератора 1 вызывают в таком режиме работы равные изменения напряжения на BbIxogBx детекторов 5 и 6. При этом сигнал на выходе блока 7 не появляется, а напряжение на выходе интегратора 8 остается неизменным. При пульсациях проводимости относительно своего среднего значения, на выходе усилителя 2 появляется амплитудно-модулированный сигнал, огибающая .которого пропорциональна измеряемым пульсациям. После детектирования сигнал проходит через блок 7 сравнения и попадает на выход упомянутой схемы, который является выходом пульсационных значений проводимости. При этом напря:,жение на выходе интегратора 8 остается неизменным, так как интегратор.не реагирует на быстрые изменения входного напряжения. Выходное напряжение блока 7 регистрируется с помощью вторичных приборов, например, вольтметром эффективных значений, анализатором спектра частот и. т.д.

При изменении среднего значения измеряемой проводимости нарушается условие равенства напряжений на выходах-усилителей 2 и 3, что приводит к нарушению равенства напряжений на выходе детекторов 5 и 6 и появлению постоянного напряжения на выходе блока 7, что, в свою очередь, приводит к изменению напряжения на выходе интегратора 8 и измененню проводимости канала полевого транзисто- . ра 9. Причем нри увеличении изменяемой проводимости происходит уменьшение проводимости канала нолевого транзистора 9, а при уменьшении измеряемой проводимости проводимость канала возрастает. Изменение напряжения на выходе интегратора 8 и проводимости канала транзистора 9 происходит до тех пор, пока суммарная проводимосп ячейки 4 и канала транзистора 9 не станет равной первоначальному значению. При этом напряжения на выходе усилителя 2 и детектора 6 также равны своим первоначальным значениям, а посто янное напряжение на выходе блока 7 .равно нулю.

Величина среднего значения проводимости определяется из значения напряжения на выхо59960 б де интегратора, либо из эиач.ния проводимое ти канала полевого транзистора.

Формула изобретения

Устройство для измерения проводимости, содержащее генератор переменного напряжения, операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен выход генератора, двухзлектродную измерительную ячейку, которая подключена к ннвертирующему входу опе

10 рационног0 усилителя, и детектор, вход которого соединен с выходом операционного усили. теля, при этом выход операционного усилителя соединен через цепь отрицательной обратной связи с его инвертирующим входом, о т л и ч а ю-!

5 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены второй операционный усилитель, второй детектор, блок сравнения, интегратор и полевой транзистор, причем неинвертирующий вход

20 второго операционного усилителя соелинен с выходом генератора, выход второго операционного усилителя соединен через цепь отрицательной обратной связи с его инвертирующим вхо. дом и входом второго детектора, к инвертиру25 ющему входу второго операционного усилителя подключен образцовый резистор, выходы обоих детекторов соединены со входами блока сравнения, выход которого, являкнцийся выходом устройства, соединен с входом интеграто30 ра, Выход которого соединен с затвором полевого транзистора, сток и исток которого соединены с электродами измерительной ячейки.

Источш ки информации, принятые во внимание при экспертизе

35 . 1. Авторское свидетельство СССР и 619842, кл. G 01 и 27/02, 1978.

2. Патент CILIA N4 3430130, кл. 324 — 30, 1969 (прототип) 859960

Составитель В. Стукан

Редактор М. Лысогорова Техред М. Рейвес . Корректор ll. Иван

Заказ 7540/68 .. Тираж 732 " Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР йо делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4