Кондуктометр Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к электрохимическому анализу растворов и суспензий и рекомендуется для использова:ния при непрерывном определении / концентрации веществ в тех1 логйческих растворах глиноземного производства и в других агрессивных средах.

Известно устройство для кондуктометрического анализа, .содержащее двухтранспортный датчик с входной обмоткой и обмоткой сравнения, коммутатор, подключенный к входной обмотке и обмотке сравнения датчика, фильтр, выпрямитель, интегратор и полевой транзистор 11 . .

Недостатком указанного устройства является .большая погрешность, вызванная изменением константы кондуктометрической ячейки в процессе эксплуатации за счет химического взаимодействия исследуемого раствора с контактируемой поверхностью.

Наиболее близким к предлагаемому является кондуктометр, который содержит ячейку с исследуемым раствором, чувствительный элемент в виде нити, электроды, с измерительной схемой, выход которой соединен с входом счетно-решающего блока. Расчет элект юпроводимости раствора в данном устройстве осуществляется в счетно-решающем узле по формуле

и

S

где st - электропроводность раствора; R - измеряемая мостом величина сопротивления на участке нити длиной L ; S - заданное сечение нити на участке длиной L, С2.

Однако точнобть измерений известным устройством невысока и сост вляет +10%, что вызвано неоднородностью сечения нити по длине.

Цель изобретения - повышение точности кондуктометрического анализа путем исключения влияния неоднородности нити на результат измерения.

Указанная цель достигается тем, что в кондуктометр, содержащий ячей ку с исследуемкам раствором чувств и тельный элемент в виде нити, электроды с измерительной схемой, выход которого соединен с входом счетнорешающего блока, введены блок регу лировки натяжения нити, электродвигатель, синхронизатор, синхронный детектор и балансный смеситель, причем блок регулировки натяжения нити соединен через Электродвигатель с синхронизатором, выход измерительной схемы соединен через синхронизатор с синхронным детектором и балансным смесителем, выходы которых соединены со счетно-решаяпцим блоком..

фНа чертеже приведена схема предлагаемого кондуктометра.

БЛОК регулировки натяжения нити периодически натягивает нить и от1Тускает ее. При этом с измерительных электродов на измерительный мост поступает сигнал, соответствующий сопротивлению пропитанной раствором нити при дополнительном натяжении и без него. Периодичност дополнительного натяжения зависит от длины измеряемого участка нити, от скорости Протяжки и требуемой точности измерений.

Величина сопротивления участка нити без дополнительного натяжения между электродами равна

(Я

где р - удельное сопротивление раствора,В-дпина нити, & - сечение нити. При натяжении сопротивление ее соответственно будет

R pjiyxzi

где 5и Р - сечение и длина нити при дополнительном натяжении. Так Kak при натяжении изменяется не только сечение, но и длина Мити, то, не- / пользуя закон сохранения объема, получим

(3)

i

5 е

Изменение длины нити можно найти по закону Гука :

e:-l.ir F

F

i E-f7 или :ч|-1 Е-|7. (4)

где Е - модуль jупругости) F - сила натяжения.

. С использованием равенства (3) уравнение (4) мохсно записать

.

ИЛИ

Произведение Е F в этом случае величина постоянная, т.е. изменение сечения нити при натяжении

, j где ik EF con9t . (S)/

Из уравнений (1 ) и (2) видно, что сопротивление R зависит только от изменения сечения, так как длина нити € е (расстояние меяаду электродами ;и удельное со противл ние

одинаковы. Поэтому чЕ.хч I-Ц1

с учетом 5

R . S-K . R S

RK

s-ic«- (

Подставим выражение ( 6 ) в известное уравнение удельной электропроводности (II.

Rk

(1)

R

Р (R-RIC

Обозначим отношение постоянны:: величин -|- через К, а R-Рчерез лй, тогда окончательно имеем

v R(

(8) Р ЛК

Синхронизатор служит для замыкания электрической цепи в момент максимального натякения нити, обеспечиваемого блоком дополнительного натяжения, минимального натяжения нити, обеспечиваемого только одним протягивающим механизмом, и передачи, соответствующего сигнала с измерительного моста на синхронный детектор и балансный смеситель.

Синхронный детектор вьщеляет сигнал, соответствующий величине R , при минимальном натяжении нити, а балансный смеситель - величину 4 R, т.е. сигнал, соответствую(аий разнице сопротивлений при максимальном и минимальном натяжении нити. С помсяцью счетно-решающего узла, на кото.рыи подаются сигналы с синхронного детектора Рис балансного .смесителя лК , вычисляется значение удельного сопротивления раствора по формуле (8 ), в которую ие входит переменная величина S (сечение нити ), в результате чего точность измере НИИ повышается.

Кондуктометр содержит ячейку с чувствительным элемент(лх 1 в виде ,. пористой хлопчатобумажной нити, протягиваемой через раствор с помощью протягивающего механизма 2, блок 3 регулировки натяжения нити, механически связанный с нитью через пружину и приводимый во вращение двигателем 4, на валу которого располсякен синхронизатор 5 с кнопкой и реле P-t.

. . . На выходе нити из раствора установлены измерительные электроды 6 на участке определенной длины С ,элект.рически связанные с измерительным iмостом 7, выход которого через контакт реле Р„ синхронизатора 5 соединен, с синхронным детектором 8 и балансным смесителем 9. Выходы синхронного детектора 8 и балансного смесителя 9 подключены к счетно-решающему узлу 10, состоящему из суммирукхцего блока 11, блока 12 умножения, блока 13 деления и блока 14 памяти, причем выходы детектора 8 и смесителя 9 с входом суммиру(р-: ;щего блока 11, выход которого сое-, динен с входом блока 12 умножения.

Кроме того, к входу блока 1 подключены выход детектора 8 и выход блока 14 памяти, в котором заложено значение постоянного коэффициента К. Выходы блока 12 и смесителя 9 5 соединены с.входом блока 13 деления. Второй вход детектора 8 через контакты (2-2/ кнопки синхронизатора 5 связан с блоком 3 дополнительного натяжения нити. Таким образом, на выходе счетно-решающего узла 10 имеем значение удельного сопротивления р согласно формуле 8 .

Устройство работает следующим образом.

5 Нить 1 с катушки сматывается с помощью протягивающего механизма, проходит по направляющим роликсЬ4 через блок 3 дополнительного периодического натяжения, затем вдоль погружного зонда опускается в ис0следуе1«1й раствор, выходит из него, замыкая своим телом измерительные электроды 6, которые измеряют сопротивление пропитанной раствором нити на участке известной длины .

5 Измерительные электроды электрически связаны с измерительным мосте 7. Участок смоченной раствором нити, находящийся между электродами, Является плечом измерительного моста 7.

Блок3 дополнительного периодического натяжения периодически допол нительно натягивает нить и отпус,,кает ее. При максимальном натяжении

5 нити замыкаются контакты 1-1 и 3-3 кнопки синхронизатора 5, катушка реле Pi получает питание, замыкает контакт Р1 в цепи выхода измерительного моста - 7, при этом на выходе

0 измерительного моста получается сигнал, соответствующий сопротивлен оо R , которая поступает на вход синхронного детектора 8 и балансно- . го смесителя 9. Лри минимальном на тяжении нити, т.е. когда нить протягивается только с помшцью протягивающего механизма 2, замыкаются контакты 2-2 и 4-4кнопки синхронизатора 5, катушка релеР замыкает контакт на выходе измерительного моста

7 и синхронный детектор 8 и балансный смеситель 9 получают сигнал, соответствующий сопротивлению R нити при минимальном ее натяжении.

Кроме того, при минимальном натяжении через контакты 2-2 кнопки синхронизатора 5 получает питание второй вход синхронного детектора 8. При этом синхронный детектор 8 детектирует только то напряжение, которое соответствует величине R при минимгшьном нао яжении нити.

Балансный смеситель 9 выделяет Огибгиощую частоту которой промодулировано переменное напряжение питания моста, инвертирует отрицательS.103886116

ную фазу и на выходе выдает напряжвсамописец или на печатающее устройние, соответств1псядев разнице сопро-ство счетно-решающего узла 10. тивлений J&R при максимальном и мини Кондуктометр можно использовать в

малЬном натяжении нити.качестве прибора контроля в системе

Сигналы, про.порциональные вёличи- са Декомпозиции (выкручивания j глиная ft и dR соответственно с выходовнозема. Изобретение позволит непре8 и 9 подаются в счетно-решающий1«вно и с точностью регистрировать

узел Ю вначале на суммируидий блок,изменения концентрации алюминатного

который суммирует величины R + 4йраствора в декомпозере и регулирозатем в блоке умножения эта сумма f вать производительность аппарата,

умножается на сигнал, соответствую-улучшить условия труда аппаратчика

вдий величине ft., поступакядей с де-и повысит технику безопасности, Кротектора 8, и на коэффициент К, значе-ме того, непрерывный контроль и рение которого хранится в блоке памя-гулирование процесса декомпозиции

ти, и передается в блок деления, 15позволит повысить производительгде произведение R filR-t-aPJ делитсяность аппаратов. Таким образом,

на величину дР, поступающую со сме-эффективность при увеличении произсителя 9. Вычисленное значение удель-водительности аппарата будет 1 руб

ного сопротивления р выводится нана 1 т глинозема. - Т . ,автоматического регулирования процес

КОНДУКТОМЕТР, содержащий -ячейку с исследуемым раствором, чувствительный элемент в виде нити, электроды с измерительной схемой, выход которой соединен с входом счетно-решаицего блока, отличающийся тем, что., с целью повышения Точности измерения он снабжен блоком регулировки натяжения нити, электродвигателем, синхронизатором, синхронным детектором и баланснъм смесителем, при этом блок регулировки :натяжения нити соединен через электродвигатель с синхронизатором выход измерительной схемы соединен через синхронизатор с синхронtobiM детектором и балансным смеси- 8 телем, выходы которых соединены со счетно-решакпщм блоком.