Кондуктометр Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 

З) КОНДУКТОМЕТР

Изобретение относится к кондукто метрии. Известны кондуктометры с устройством термокомпенсации, например кон дуктометрический концентратомер, в котором схема термокомпенсации выполнена на пассивных элементах . Недостатки таких устройств состоят в том, что параметры схемы термокомпенсации влияют на параметры кондуктометра, так как имеют низкое входное и выходное сопротивления, со дают дополнительные ошибки при введении термокомпенсации по нелинейному закону, которому подчиняется изменение электропроводности от температуры.. Известен также кондуктометр с устройством термокомпенсации, испбль зованный в автоматической системе с термокомпенсацией, для измерения проводимости, в которой термокомпенсация выполнена на операционном усилителе, а термистор включен в его обратную связь 2 , Недостаток кондуктометра состоит в том, что узел термокомпеисаций не содержит элементов линеаризации термистора, что приводит к возникновению ошибки измерения. В кондуктометре нет схемы подстройки температурного коэффициента, что при переходе от одной среды к другой.также приводит к возникновению ошибки измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения электропроводно- сти в широком диапазоне температур. Поставленная цель достигается таи что в кондуктометре, содержащем датчик и подключенный к нему измерительный блок с устройством термокомпенсации на операционном усилителе и термисторе,в измерительный блок дополнительно введены операционный усилитель, резистор и два делителя напряжения, причем инвертирующий вход дополнительного усилителя подключен через резистор и термистор к выходу основного усилителя, инвертирующи вход дополнительного усилителя подключен к выходу основного усилителя через первый делитель напряжения, а выход дополнительного усилителя подключен через второй делитель напряжения к неинвертирующему входу oci иовного усилителя. На чертеже показана принципиальная схема прибора. Кондуктометр содержит датчик 1 и измерительный блок 2. В состав изме рительного блока входят генератор 3, выходной преобразователь , опера ционный усилители V 1 и V 2, термистор Я,;, делители напряжения П 1 и П2, резисторы R. Усилители, термистор, делители напряжения и резисторы образуют схему термокомпенсации. Датчик подключен к измеритель ному блоку, В измерительном блоке инвертирующий вход (-) усилителя У-г подключен через резистор R.и термистор Ял к выходу усилителя V 1 неинвертирующий вход (+) усилителя V 2 подключен к выходу усилителя V 1 через делитель напряжения П 1 , а выхой усилителя V 2 через делитель нап ряжения П2 подключен к-неинвертиру ющему входу (+) усилителя V 1. Устройство осуществляет термокомпенсацию по нелинейному закону, выражаемому уравнением (1), которому подключается температурное измере ние удельной электропроводности технологических сред калийной и ряда других отраслей промышленности

(1)

0

l+dAt

где X - удельная электропроводность контролируемой среды при текущей температуре t,

XQ- удельная электропроводность среды, приведенная к заданной температуре г,

о1 - температурный коэффициент,

1/сО;

jut - отклонение температуры t от заданной t, °С :

At t- t.

Принцип работы устройства следующий . Напряжение (сигнал) 1).,которое необходимо скомпенсировать по температуре, поступает на инвертирующий 1

сопротивление терморезистора при заданной температуре

сопротивление терморезистора при текущей температуре t ;

постоянные коэффициенты. м операции линеаризации

ции

схемы (см: чертеж) выбираВ - В, R2/K -R;j-R2-R,

(И-Яз/Я4) KQ.

Значение величин К и В находят по формуле (З) для различных значений t и t соответствующих значений

Чо ЧКондуктометр работает следующим образом. 754 вход усилителя V 1 , устройства термокомпенсацу1и и в соответствии со схемой преобразуется в напряжение U по закону, описываемому уравнением 1 ,.3 WT) tгде Uf- напряжение до компенсации по температуре, Б ; и,- напряжение после компенсации по температуре, В ; Кх,и.К2- коэффициенты передачи первого П1 и второго П2 делителей напряжения; 1Ц.- сопротивление терморезистора при текущей температуре; ,- сопротивления соответствующих резисторов схемы. Операция, выполняемая устройством термокомпенсации по уравнению (2), соответствует закону изменения электрог1роводности (1), значения параметров схемы выбирают исходя из условий / д Rj.-fRo/ -Rn- o) о1/11-К кД1. 112/ R.R Схема, постоенная на усилителе V2, производит линеаризацию температурной характеристики терморезистора Ri по уравнению (3), воспроизводящему закон изменения сопротивления терморезистора под влиянием температуры Напряжение генератора U. поступает на инвертирующий вход усилителя Vt устройства термокомпенсации. Устройство преобразует напряжение U-{по закону термокомпенсации в соответ ствии с температурой t терморезистора Rx| в напряжение (i и с выхода VI подает его на вход датчика 1 по питанию. С выхода датчика сигнал, пропорциональный удельной электропроводности среды XQ, приведенной к заданной температуре tg, поступает на выходной преобразователь Ц, который преобразует его в выходной сигнал. Так как на выходной сигнал датчика оказывают одинаковое воздействие как электропроводность, так и напряжение питания, а напряжение питания регулируется схемой в зависимости от температуры, то выходной сигнал датчика оказывается скомпенсированным по температуре и диапазон его изменения зависит только от изменения электропроводности под влиянием состава контролируемой среды. Диа пазон сигнала оказался значительно уже. Кондуктометр позволяет производить введение термокомпенсации по нелинейному закону при одновременной линеаризации характеристики термистора, что повышает Точность измер ния электропроводности в широком диа пазоне температур. Введение второго усилителя с делителями позволяет про то и удобно изменять диапазон температур и температурный коэффициент без влияния на настройку основного диапазона изменения электропроводности, что важно при работе с кондуктометрами в производственных условиях. Формула изобретения, Кондуктометр, содержащий датчик и подключенный к нему измэритепьный блок с устройством термокомпенсации на операционном усилителе и термисторе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения электропроводности в широком диапазоне температур, в измерителы ный блок кондуктометра дополнительно введены операционный усилитель, резистор и два делителя напряжения, причем инвертирующий вход дополнительного усилителя подключен цорез резистор и термистор к выходу основного усилителя, инвертирующий вход дополнительного усилителя подключен к выходу основного усилителя через делитель напряжения, а выход дополнительного усилителя подключен через второй делитель напряжения к инвертирующему входу основного усилителя. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N° 393655, кл. G 01 N 27/02, 1972, 2.Патент США № . кл. G 01 N , 1976 (прототип).