Кондуктометр Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к устройст вам для измерения электрических свойств веществ резонанснымiспособо и может быть использовано для измерения удельной электрической проводимости жидких сред, а также концентрации растворов и пульп гидроме таллургических производств. Известен кондуктометр, содержащий автогенератор на транзисторе, индуктивный датчик-, включенный в колебательный контур автогенератора амплитудный детек-тор; .резистор нагрузки детектора, источник опорного .напряжения, эмиттерный повторитель, цепь температурной компенсации удел ной электрической проводимости кон тролируемой среды и регистрирующий 11рибор 1 3Начальный участок статистической характеристики этого кондуктометра нелинейный ввиду н-елинейности входной характеристики . транзистора эмиттерного повторителя Кроме того, по условиям применения в больгиинстве случаев автогенератор не может быть установлен вблизи датчика и подключается к нему с помощью высокочастотного кабеля } который также входит в этом случае состав колебательного контура автогенератора со своей индуктивностью, емкостью и активным сопротивлением. При изменении проводимости контролируемой среды изменяется эквивален ное сопротивление датчика. Так как сопротивления высокочастотного кабеля и датчика включены последова(Тельно, а напряжение стабилизировано с помощью эмиттерного повторител 1д всем контуре, то изменение эквивалентного сопротивления датчика вы зывает изменение падения напряжения на кабеле и соответственно на датчи ке, что приводит к изменению чувствительности датчика и, следовательн к нелинейности статистической харак теристики. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является кондуктометр, содержащий.автогенератор .на транзисторе, индуктивный датчик,вклю ченнгяй в колебательный контур автогенератора, амплитудный детектор, резистор нагрузки детектора, источник опорного напряжения, эмиттерный повторитель, дифференциальный усилитель, один вход которого подключ к источнику опорного напряжения, второй вход - к резистору нагрузки детектора, а выход - к входу эмиттерного повторителя. Цепь температурной компенсации контролируемой среды и регистрирующий прибор включены между коллектор эмиттерного повторителя и шиной питания . Крюме того, кондуктометр содержит одну или более цепочек, состоящих из двух резисторов истабилитрона. П€;рвый резистор включен между резистором нагрузки детектора и эмиттерным повторителем, второй последовательно со стабилитроном между выходом эмиттерного повторителя и шиной, питания 2 . Принцип измерения основан на изменении эквивалентного сопротивления датчика при изменении удельной электрической проводимости среды, находящейся в электромагнитном поле датчика. Это изменение вызывает изменение напряженияна контуре и после детектирования на нагрузке детектора. За счет схемы стабилизации на дифференциальном усилителе и эмиттерном повторителе напряжение на резисторе нагрузки детектора восстанавливается. При этом ток стабилизации пропорционалей величине удельной электрической проводимости среды, Когда напряжение на резисторе, включенном между эмиттерным повторителем и резистором нагрузки детектора, бояъые, чем напряжение пробоя стабилитрона, выходной ТОК увеличивается на величину тока стабилитрона, что позволяет скомпенсировать нелинейность статистической характеристики. Однако косучно-линейный характер статистической характеристики не позволяет полностью устранить погреггшость от нелинейности. Кроме того, недостатком устройства является увеличение погрешности измерения при Изменении температуры окружающей среды за счет изменения параметров элементов автогенератора и активного сопротивления высокочастотного кабеля, проводники которого изготовлены из меди. Цель изобретения - повышение точности измерения. Для достижения поставленной цели в кондуктометр, содержащий измерительный автогенератор с индуктивным датчиком в качестве элемента резонансного контура, амплитудный детектор, подключенный по входу к резонансному контуру, источник опорного напряжения в виде делителя в цепи источника питания, дифференциальный усилитель, эмиттерный повторитель, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, выход через резистор - к резистору нагрузки амплитудного детектора, а коллектор через цепь термокомпенсации к источнику питания, и регистрирута.щий прибор, введены собранный по схеме измерительного компенсирующий автогенератор, второй амплитудный детектор, подключенный по входу к резонансному контуру компенсирующего автогенератора, второй эмиттерный повторитель, подключенный по входу к выходу первого эмиттерного повторителя, коллектором - к источ нику питания, по выходу - к делителю источника опорного напряжения третий и четвертый эмиттерные повторители, ВХОДЫ которых подключены к источнику опорного напряжения, выход каждого - к резистору нагруз соответствующего амплитудного детектора, а коллекторы - к входам дифференциального усилителя и чере резисторы к источнику питания. Катушка индуктивности компенс }рующего автогенератора может быть выполнена на сердечнике с самоэкра нированием, например, кольцевом. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема кон дуктометра . Кондуктометр состоит из измерительного 1 и компенсирующего 2 каналов , источника опорного напряжени на резисторах 3-5, дифференциального усилителя б, эмиттерного повторителя на транзисторе 7, рези тора 8, цепи термокомпенсации на резисторах 9 и 10, регистрирующего прибора 11, эмиттерного повторител на транзисторе 12. Измерительный канал 1 состоит из автогенератора транзисторе 13, резисторах 14-16, конденсаторах 17-19, индуктивном датчике 20, подключенном к схеме высокочастотным кабелем 21, амплит ного детектора на диоде 22, конден саторе 23, резисторах 24 и 25, являющихся нагрузкой детектора, эмиттерного повторителя на транзисторе 26, резистора 27. Компенсирующий канал 2 выполнен по аналогичной схеме. Резистор 24 этого канала сл жит для установки нуля, а катушка 20 индуктивности выполнена на кольцевом сердечнике. Напряжение питания подается на клеммы 28 и 29. Кондуктометр работает следующим образом. При изменении удельной электропроводности контролируемой среды изменяется импеданс индуктивного датчика 20 измерительного автогенератора 1, это вызывает изменение эквивалентного сопротивления колеба тельного контура, что приводит к из менению напряжения на нем и соответственно на нагрузке амплитудного детектора 24 и 25. Так как напряжен стабилизировано с помощью эмиттерного повторителя на транзисторе 26, то это изменение напряжения будет Скомпенсировано за счет изменения тока транзистора 26. Изменение тока транзистора 26 вызывает изменение н пряжения на резисторе 27 и соответственно приводит к появлению напряжения на входе дифференциального усилителя б. Это напряжение, вызывает изменение напряжения на выходе усилителя б и на входе транзистора 7, что в свою очередь вызывает изменение тока этого транзистора и, за счет прохождения его через резистор 25, изменяет напряжение на резисторах 24 и 25 нагрузки амплитудного детектора и ток транзистора таким образом, что напряжения на резисторах 27 ( измерительного и компенсирующехо каналов становятся равными. Изменение тока транзистора 7 вызывает изменение показаний регистрирующего прибора 11. Кроме этого, при изменении импеданса датчика изменяется соотношение падений напряжений на кабеле 21 и датчике 20# а выходной ток транзистора 7, протекая через .резистор 8, изменяет смещение на базе и ток транзистора 12, что вызывает изменение опорного, напряжения на резиЪторах 4 и 5 и напряжения стабилизации контура на величину изменения падения напряжения на кабеле. За счет этого напряжение на датчике остается постоянным, что сохраняет постоянной чувствительности прибора. При этом возможность появления погрегпности от нелинейности за счет изменения опорного напряжения и напряжения на контуре исключается, так как эти изменения одинаковы в обоих каналах. Кроме того, соответствующим , выбором величины резистора 8 можно получить линейную зависимость выходного сигнала и в случае нелинейной зависимости удельной электрической проводимости среды от концентрации . Пои изменении температуры окружающей среды за счет того, что все элементы компенсационного канала 2 находятся в таких же условиях, что и измерительного 1, изменения напряжения на резисторах 27 одинаковы, а напряжение н входе дифференциального усилителя б и показания регистрирующего прибора не изменяются. Использование предлагаемого кондуктометра позволит повысить точность измерения особенно при работе в условиях глиноземного производства, где температура растворов достигает , что вызывает значительные изменения температуры окружеиощей среды.

КОНДУКТОМЕТР, содержащий измерительный автогенератор с индуктивным датчиком в качестве элемента резонансного контура, амплитудный детектор, подключенный по входу к ре ,эрн ансному контуру, источник опорного напряжения в виде делителя в цепи источника питания, дифференциальный усилитель, эмиттерный повторитель, ёход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, выход через резистор - к- резистору нагрузки амплитудного детектора, а коллек,тор через цепь термокомпенсации к источнику питания, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повьнпения точности измерения, в него дополнительно введены собранный по схеме измерительного компенсирующий автогенератор, второй амплитудный детектор, подключенный по входу к резонансному контуру компенсирующего автогенератора, второй эмиттерный повторитель, подключенный по входу к выходу первого эмиттерного повторителя, коллекторомк источнику питания, по выходу - к делителю источника опорного напряжения,третий и четвертый эмиттерные Л С повторители , входы которых подключены к источнику опорного напряжения, выход каждого - к резистору нагрузки соответствующего амплитудного детектора, а коллекторы - к входам диффе- S ренциального усилителя и через резис-) торы к источнику питания..