Устройство для измерения электрической проводимости

Устройство для измерения электрической проводимости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ И изовритенил

Н АВТОРС НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >873095

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.01 80 (21) 2876872/18-25 (5l )NL. Кл. с присоединением заявки рй ., G О1 М 27/02 осударстеопаый кояетет

CCCP (23) Приоритет ио делен, яаебретееий и открытий

Опубликовано 5. 10, 81. Бюллетень р!е 38

Дата олубликоваиия описания 1 7 . 1 О. 81 (53) % 543 ° 257 (088.8) 1:;

В. В. Туренко, В. Н. Ханжуев и А В, Площинский

\ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО;ПЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОВОДИМОСТИ

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств жид-, костей путем измерения удельной электрической проводимости, и может быть использовано в днсперсионной кондуктометрии, в метрологии в качестве образцового средства, а также в тех отраслях промьпиленности, где требуется вести контроль параметров электропроводящих сред. то

Известны устройства для измерения параметров электролитов, использующие дифференциальный метод измерения. Эти устройства содержат источник переменного напряжения, два канала преобразо1$ вания с жидкостными витками связи и систему трансформаторов. Работа подобных устройств основана на вычитании сигналов каждого канала преобразования (1J.

Недостатком данных устройств явля-, ется ограниченная точность измерений из-за фазовых сдвигов в каналах пре-. образования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее две пары трансформаторов, в каждой паре которых входные трансформаторы первичными обмотками подключены к цепи питания, вторичные обмотки вьмодных трансформаторов включены в противофазе к вольтметру. Входной и выходной трансформаторы в каждой паре связаны между собой трубкой из диэлектрика, заполненной в одной паре испытываемым раствором, а в другой — эталонным $23;

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений, обус- ловленная фазовьии сдвигами между выходными сигналами каждого иэ параллельных каналов преобразования.

Цель изобретения — повышение точ-, ности измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для измерения электрической проводимости жидкости, содержа-, щее.нсточник переменного напряжения и вый и второй входы компаратора 20, соединены соответственно с выходом сумматора )9 и общей шиной устройства.

Сигнальный и управляющий входы синхронного детектора 21 соединены с выходами усилителя 18 и компаратора 20 соответственно.

На фнг. 2 а и 2 б, изображающей

ip векторные диаграммы, введены следуюие обозначения: 6,,, Ч, О, 0„ 0 2 1

- U — векторы напряжений на выходах источника переменного напряжения, усилителей 14 и 15 переменного тока, сумматора 19, дифференциального

° В усилителя 18 соответственно; 0 — проекция вектора Ог0 на вектор U„+ 0

<; Ф, ) — углы между векторами Ur

М вЂ” Ф 4Ь 4Ь °

» U2 и Ug - О„и U + 0> соот20 ответственно.

Устройство работает следующим образом.

Под действием синусоидального напряжения, подводимого к обмоткам 2 и 3 питающих трансформаторов 6 и 7, на выходах .усилителей 14 и 15 возникают напряжения U и Ug, амплитуды которых пропорциональны проводимостям жидкостных витков. 16 и 17 соответственно. Усилители 14 н 15 работают пре-, имущественно в режиме источника напряжения, управляемого входным током.

Равенство коэффициентов передачи по каждом из параллельных каналов достигается путем регулировки коэффициентов усиления усилителей 14 и 15. Раз° ° ностный сигнал U -Ц с выхода диффе1 ренциального усилителя 18 поступает на выход устройства через синхронный детектор 21 ° который управляется вы- ходным напряжением компаратора 20, фаза которого зависит от фазы суммарного сигнала на выходе сумматора 19.

Выходное напряжение устройства регистрируется вторичными измерительными приборами, например вольтметром, самописцем и т.п.

Рассмотрим процессы, происходящие в предлагаемом устройстве с помощью векторных диаграмм.

55

3 873 две пары трансформаторов, в каждой паре которых питакщий трансформатор соединен с источником переменного напряжения, а измерительный трансфор1чатор связан с питающим жидкостным витком., охватывающим сердечники этих трансформаторов, дополнительно снабжено двумя усилителями. переменного тока, сумматором, .последовательно включенным дифференциальным усилителем и синхронным детектором, причем входы усилителей переменного тока соединены с

k измерительными трансформаторами, а выходы - со входами дифференциально:го усилителя и входами сумматора,выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора. Применение выходного напряжения сумматора в качестве опорного напряжения синхронного детектора исключает влияние фазового сдвига между напряжениями на выходе усилителей переменного тока на чувствителвность и точность измерений.

Устройство снабжено также компаратором напряжения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход — с общей шиной устройства, а выход подключен к управляющему входу синхронного детектора. Это позволя ет исключить влияние изменения измеряемой проводимости на работу синхрон ного детектора путем формирования управляющего напряжения, не зависящего от амплитуды напряжения на выходе сумматора.

На фиг . 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — векторные диаграммы сигналов на выходах источника переменного напряжения, усилителей переменного тока, сумматора и дифференциального усилителя.

Устройство содержит источник переменного напряжения, подключенный к обмоткам 2 и 3, расположенным на тороидальных ферромагнитных сердечниках 4 и 5 питающих трансформаторов 6 и 7. Выходные обмотки 8 и 9, расположенные на ферромагнитных тороидальных сердечниках 10 и 11 измерительных трансформаторов 12 и 13, подключены к выходам усилителей 14 и !5.переменного, тока. Трансформаторы 6 и 12 связаны между собой жидкостным вит- . .ком )6, охватывакицим сердечники 4 и 10, а трансформаторы 7 и 13 — витком )7, охватывающим сердечники 5 и

11. Выходы усилителей 14 и 15 подклю. чены к входам дифференциального уси1

095 4 лителя 18 и входам сумматора 19. ПерВ случае равенства амплитуд напряжений на выходе усилителей 14 и 15 (см. фиг. 2 a), т.е. в случае равенства измеряемых проводимостей в витках )6 н 17 связи, выходное напряжение дифференциального усилителя 18 не равно нулю. Остаточный сигнал обусловлен неидентичностью фазовых характеристик в параллельных каналах пре5 . 873095 образования. Амплитуду разностного напряжения можно определить по формуле:

Формула изобретения

° ° «ф где I U - О„1, Π— модули векторов

U> - О„,U соответственно .. 10 .Например, при 1 = I амплитуда разностного сигнала составляет приблизительно 1,7% от амплитуды вычитаемых напряжений и ограничивает на этом уровне точность измерения в случае регистрации непосредственно разностного сигнала. При синхронном детектировании и использовании в качестве опорного сигнала выходного напряжения сумматора 19 напряженне0,", на выходе устройства определяется проекцией вектора 1> - U„. на вектор U„+ U> Это напряжение можно рассчитать по формуле где К вЂ” коэффициент передачи синхронного детектора.

Так как при равенстве амплитуд напря- за

° «фр о жений О и tJ> óãîëóâñåãäà равен 90 выходное напряжение устройства в этом случае всегда равно нулю, независимо от угла 1ь фазового сдвига. Если амп" литуда одного нз напряжений, например Ug, превышает амплитуду другого (см. фиг. 2 б), то в этом случае уг ол

° ° (не равен 90 ), и проекция вектора

° ь

g-V íà вектор V + Ug не равна нулю и пропорциональна разности амплитуд напряжений Ю и 01

Таким образом, положительный эф- . фект в предлагаемом устройстве для измерения электрической проводимости заключается в повышении точности из- 4 мерения и чувствительности путем уменьшения влияния остаточного напряжения, возникакщего в результате фазовых сдвигов. Кроме этого, предлагаемое изобретение позволяет упростить регулировку устройства в процессе изготовления и эксплуатации, а также снизить требования к фазовым характеристикам и упростить тем самьи схемы и конструкцию отдельных узлов устройства.

l. Устройство для измерения электрической проводимости, содержащее источник переменного напряжения и две пары трансформаторов; в каждой паре которых питающий трансформатор соединен с источником переменного напряжения, а измерительный трансФорматор связан с питающим жидкостным витком, охватывающим сердечники этих трансформаторов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, е целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя

I усилителями переменного тока, сумматором, последовательно включенными дифференциальным усилителем и синхронным детектором, причем входы усилителей переменного тока соединены с измерительными трансформаторами, а выходы — со входами дифференциального усилителя и входами сумматора, выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что оно снабжено компаратором напряжения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход — с общей шиной устройства, а выход подключен к управляющему входу синхронного детектора.

Источники инФормац ии принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

У 4l8782, кл. В 01 М 27/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР У 124702, кл.42 6 3/04, 1959 (прототип) .

Ф4 ювао

° ФОАТ

-Н

Составитель Э. Скорняков

Редактор П Коссей Техоед С.Мигунова Корректор Е. Рошко

Заказ 9022/68 . Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобоетений и. открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб.< a. 4/5

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