Кондуктометр Советский патент 1983 года по МПК G01R27/22 

Изобретение относится к устройствам дпя иэмерения сопротивления жидкостей, твердых геп и может быть использовано дпя определения величины отношения измеряемого сопротивления к эталонному, например отношения сопротивления исследуемой жидкой проводящей среды к сопро тивлению эталонной жидкой проводящей среды. Ичзвестен кондуктометр для определения величины отношения измеряемого сопротивления к эталонному, содержащий мостовую измерительную схему, источник переменного напряжения, включенный в одну из диагоналей моста, и регистрйрующий прибор, включенный в измерительную диагональ моста. Измеряемое сопротивление включено в одно из плеч моста Измерения производят по величине тока регистрирующего прибора неуравновешенного моста либо по соотношению сопротивлений реохорда, включенных в смежные плечи моста, и регулируемого до уравновешенного состояния моста вруч- HjTo, либо автоматически 1 3Недостатками данного устройства явгляются сложность температурной стабилизации, конструктивная сложность прибора, высокие требования к стабильности усилительно-преобразовательных схем Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является кондуктометр, содержащий -измерительную и сравнительную кондуктометрические ячейки, включенные в смежные плечи измерительной мостовой схемь, источник переменного напряжения, включенный в питающую диагональ моста, усилитель, включенный в измерительную диагональ моста и подключенный к исполнительному механизму, который с помощью реохорда приводит мостовую схему в уравновешенное состояние 21 Недостатком известного устройства является использование подвижных электромеханических узлов, а также недостаточная надежность в эксплуатации и трудоемкость в изготовлении. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение изготовления кондуктометра. Поставленная цель достигается тем, что в кондуктометр, содержащий измерительную и сравнительные ячейки, вклк ненные в смежньте плечи измерительной мостовой схемы, источник переменного напряжения и усилитель, подключенный к одной вершине измерительной диагонапи моста, дополнительно введены два инвертирующич усилителя-ограничителя, два резистивно-диодных ограничителя, два токозадающих резистора, два разделительных конденсатора, синхронный детектор и усилитель постоянного тока, причем выход источника переменного напряжения через первый инвертирующий усилитель-ограничитель соединен с входом второго инвертирующего усилителяограничителя, выход которого и выход первого инвертирующего усилителя соответственно соединены с первыми выводами резистивно-диодных ограничителей, другие выводы которых через последовательно соединенные токозадающий резистор и разделительный конденсатор подключены к диагонали питания измерительной мостовой схемы,другая вершина измерительной диагонали моста соединена с земляной шиной, а выход усилителя соединен с одним из входов синхронного детектора, другой вход которого соединен с выходом источника переменного напряжения, выход синхронного детектора через усилитель постоянного тока соединен с выходом устройства и с общим выводом резистивнодиодных ограничителей. На чертеже представлена принципиальная схема кондуктометра. Кондуктометр состоит из измерительного моста с измерительной и сравнительной ячейками 1 и 2, двух постоянных резисторов 3 и 4, источника 5 переменного напряжения, двух формирователей 6 и 7 в виде инвертирующих усилителей-ограничителей и двух разнополярных резистивнодиодных ограничителей с общей точкой подачи опорного напряжения (резистор 8 и диод 9, резистор 10 и диод 11 соответственно), двух токозадающих резисторов 12 и 13, двух разделительных конденсаторов 14 и 15, усилителя 16, синхронного детектора 17 и усилителя 18 постоянного тока. Устройство работает следующим образом. Напряжение прямоугольной формы с источника 5 переменного напряжения поступает на формирователь 6, где оно усиливается и стабилизируется по ампли-7 гуде, а далее поступает на резистор 8, на выходе которого оно оказывается ограниченным снизу диодом 9 до потенциала, подаваемого с выхода усилителя 18 постоянного тока. Сопротивления резисторов 3 и 4 выбраны значительно большими по величине, чем сопротивления (Ry и R) измерительной и сравнительной ячеек 1 и 2. Поэтому ток через измерительную

ячейку 1 опредепяется напряжением с выхода резистивно-диодкого ограничитепя (резистор 8, диод 9) и сопротивлением токозадающего резистора 12, вепичина которого выбрана значительно (на 2-3 порядка) больше ожидаемой величины сопротивления измерительной ячейки. Ток через ячейку составляет величину порядка 2-3 мА.

Аналогично этому задается ток через с)авнительную ячейку 2. Напряжение с формирователя 7 ограничивается сверху резистивно-диодным ограничителем (резистор 10, диод 11) и замыкается на корпус через токозадающий резистор 13 и сопротивление сравнительной ячейки 2 Постоянная составляющая подаваемых на ячейки напряжений отделяется разделительными конденсаторами 14 и 15.

При одинаковых сопротивлениях (проводимостях) ячеек 1 и 2 напряжение на выходе усилителя 16 равно нулю. Нулевой поте1идаал оказывается при этом на ы 1ходной устройства, а спваовательно, и на общем выводе диодов 9 и 1 Вследствие этого напряжения, приложе ные к токозадающим резисторам 12 и 13, равны по амплитуде; равны по амплитуде и токи, протекающие через ячейки 1 и 2.

При неравных сопротивлениях измерительной и ограничительной ячеек, когда, например, сопротивпе1гае измерительной ячейки 1 меньше сопротивлеш1Я (RQ) сравнительной ячейки 2, напряжение на

выходе усилителя 18 постоянного тока будет отрицательным. Поскольку оно является опорным для -диодов 9 в 11,. то напряжение на токозадающем резисторе 12 возрастает, а на резисторе 13 jrMBHbшается, приводя мостовую измерител ную схему в квазиуравновешенное состояние.

Введя обозначения

вых напряжение на выходной клемме кондуктометра; Е - амплитуда напряжения на выходе формирователей 6 и 7;

е а Б.

, где R - сопротивление р каждого из токозадаюших резисторов 12 и 13;

К - результирующий коэффициент передачи усилитель 16 - синхронный детектор 17 - усилитель 18 постоянного тока;

X-lt можно показать, что

РЫХ Х-

Е2§ (.,

t

Изобретение позволяет расширить температурный рабочий диапазон измерений, диапазон измеряемых сопротивлений, повысить надежность устройства в целом благодаря исключению электромеханических узлов, а также снизить вес, стоимость, габариты и потребляемую мощность.

10

f8

был

КОНДУКТОМЕТР, содержащий измерительную и сравнительную ячейки, вклооченные в смежные ппечи измеритеп вой мостовой схемы, источник переменного напряжения и усипитепь, подключенный к одной вершине измерительной диагонапи моста, от лича ющийся теМ| что, с цепью повышения надежности и упрощения изготовления кондуктометра, в него дополнительно введень инвертирующие усилители-ограничители, два резистввно-диодных ограничителя, два токозадаюших резвстора, два разделительных конденсатора, синхронный детектор и усилитель ПОСТОЯНН01Х) тока, причем выход . источника переменного напряяшния через первый инвертирующий усилитель-ограничитель соединен с входом второго инвертирующего усилителя-ограничителя, выход которого и выход первого инвертирующего усилителя соответственно роединены с первыми выводами резистивно-диодных ограничителей, другие выводы которых через последовательно соединенные токозадающий резистор и разделительный конпенсатор подключены к диагонали питйния измерительной мостовой схемы, другая вершина измерительной диагонали моста соединена с земляной щиной, а выход (Л усилителя соединен с одним из входов синхронного детектора, другой вход которого соединен с выходом источника переменнохх) напряжения, ход синхронного детектора через усилитель постоянного тока соединен с выходом устройства и с общим выводом резистивно-днодных ограничителей.