Устройство для измерения электрической проводимости Советский патент 1985 года по МПК G01R27/02 

Устройство относится к измерител ной технике и предназначено для измерения электрической проводимости электролитов. Известно устройство для измерения электрической проводимости, содержащее датчик электрической прово димости, состоящий из двух тороидал ных магнитопроводов, расположенных соосно, на каждом из которых намотано по обмотке: одна является обмо кой возбуждения, другая - измерител ная, генератор синусоидального напр жения, милливольтметр переменного тока. Один вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, другой заземлен . Один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливоль метра переменного тока, другой заземлен С 1. Принцип действия устройств основан на том, что электропроводная среда является связывающим звеном между генератором и милливольтметром, причем величина связи пропорциональна проводимости сред. Недостатком этих устройств является значительная температурная погрешность, вызываемая изменением активного сопротивления обмотки возбуждения и параметров магнитопро водов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения электричес кой проводимости электропроводной среды, содержащее цепь компенсации, состоящую из двух обмоток, намотан, ных по одной на каждом из двух тороидальных ферромагнитных магнитопр водов, одна является обмоткой возбу дения, другая - измерительной, и со диненных между собой через переменн сопротивление, генератор синусоидал ного напряжения, милливольтметр переменного тока, причем вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, а другой, заземлен С21 При измерении изменением перемен ного сопротивления добиваются нулевого показания милливольтметра, при чем величина переменного сопротивления однозначно определяет электри ческую проводимость среды-. В этом устройстве за счет исполь зования мостовой схемы значительно снижается погрешность, вызванная изменениями активного сопротивле ния обмотки возбуждения и параметров ферромагнитных магнитопроводов. Однако устройство имеет значительную температурную погрешность, вызванную изменениями активного сопротивления обмоток возбуждения и цепи компенсации. Целью изобретения является уменьшение-температурной погрешности за счет исключения влияния на результат измерения сопротивления обмоток. Цель достигается тем, что в устройство для измерения электрической проводимости, содержащее датчик электрической проводомости, состоящий из двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводов, на каждом из которых намотано по обмотке, одна является обмоткой возбуждения, другая измерительной, генератор синусоидального напряжения, милливольтметр переменного тока, причем один вывод обмотки возбуждения.соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, а. другой - заземлен, дополнительно введены дополнительная обмотка, идентичная обмотке возбуждения и расположенная на том же магнитопроводе, и усилитель с единичным коэффициенто усиления, причем обмотки возбуждения и дополнительная включены встреч но, инвертирующий вход усилителя соединен с выводом обмотки возбуждения, а неинвертирующий - с выводом дополнительной обмотки, выход усилителя соединен с общим выводом. обмоток возбуждения и дополнительной. На чертеже приведена схема устройства для измерения электрической проводимости. I Устройство состоит из сдатчика, включающего в себя два тороидальных ферромагнитных магнитопровода 1 и 2, расположенных соосно, на одном из которых 1 намотаны две идентичные обмотки возбуждения 3 и дополнительная 4, на другом - обмотки измерительная 5, генератора 6 синусоидального напряжения, усилителя 7 с единичным коэффициентом усиления, милливольтметра 8, причем обмотки возбуждения 3 и дополнительная 4 включены встречно и их общий вывод соединен с выходом усилителя, вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора и с инвертирующим входом усилителя, вывод дополнительной обмотки соединен с неинвертирующим входом усилителя, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливоль метра, другой - заземлен. Устройство работает следующим образом. С генератора 6 синусоидальное напряжение поступает на обмотку возбуждения 3. При этом в измеритель- ной обмотке наводится ЭДС, пропорциональная электрической проводамости,среды, в которую помещен датчик. Напряжение на измерительной обмотке измеряется милливольтметром 8. В идеальном случае, когда отсутс вуют потоки рассеивания магиитопроводов и активное сопротивление обмо ки во:збуждения равно нулю, усилитель 7 не оказывает влияние на ра- боту устройства и напряжение на его .выходе равно нулю, так как напряжение, подаваемое с вывода обмотки возбуждения на инвертирующий вход, и напряжение, подаваемое с вывода дополнительной обмотки на неинвер тирующий вход, равны между собой. Если выходное сопротивление усил теля достаточно низкое, то потенциал вывода обмотки возбуждения будет под держиваться равным нулю, и следовательно, этот вывод обмотки возбужде ния можно считать заземленным. Переменное магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, вызывает переменный ток в электролите . и, где I - ток через окно датчика; и - напряжение на обмотке возбуждения; R - .сопротивление электроли1f -г- проводимость электролита;. W - число витков обмотки возбуждения . Этот ток охватывает оба тороидаль ных магнитопровода и наводит в измерительной обмотке 5 ЭДС, равную 5 w E«M -« r4 -w-Ueo.« Wf (ь где E - ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 5; /U. - магнитная проницаемость магиитопровода 2; Wj- число витков измерительной обмотки 5; S - площадь сечения магнитопровода 2; - длина; W - частота, задаваемая генераTOJpOM 1 . ЭДС, наводимая в измерительной обмотке, измеряется милливольтметром 8. Причем показания милливольтметра прямо пропорциональны значению проводимости среды. На результат измерения в известных устройствах оказывает влияние активное сопротивление обмотки возбуждения. Так, значение тока в электролите будет определяться RW,.-mi Д 5035 - активное сопротивление обмотки возбуждения. Следовательно, ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 5 и измеряемая милливольтметром 8, равна iU.SW,u) Значение величины активного сопротивления обмотки возбуждения i изменяется в зависимости от температуры. При появлении на обмотке возбуждения напряжения Ug ( i oTM il в дополнительной обмотке 4 наводится ЭДС,равная - /I „ f /- г . / ЕАОП где Wj VI, - число витков дополнительной обмотки. Напряжения с выводов обмоток возбуждения и дополнительной подаются на входы усилителя 7, на выхрде котоого появляется напряжение E on-Ufte3B -3R,5«/W, . (И

S 11387626

Это напряжение прикладывается кСледовательно, введение дополниобщему выводу обмоток возбуждения ительной обмотки и усилителя с еднничдополнительной, компенсируя влияниеным коэффициентом усиления, а также

активного сопротивления обмотки воз-связей между ними и другими элеменбуядений. При этом ЭДС, наводимая5 тами устройства позволяет исключить

в измерительной обмотке, будет выра-влияние на результаты измережаться формулой (2) так же, как этоний активного сопротивления

имеет место в идеальном случае от-обмоток и тем самым снизить

Ьутствия активного сопротивлениятемпературную погрешность изме-

обмотки возбуждения, рения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ, содержащее датчик электрической проводимости, состоящий из двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводов, на каждом из которых намотано по обмoткe одна является обмоткой возбуждения, другая - измерительной, генератор синусоидального напряжения. милливольтметр переменного тока, причем один вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, а другой - заземлен, отличающееся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности,- в него введены дополнительная обмотка, идентичная обмотке возбуждения и расположенная на том же магнитопроводе, и усилитель с единичным коэффициентом усиления, причем обмотки возбуждения и дополнительная включены встречно, инвертирующий вход VO Ч| усилителя соединен с выводом обмотки возбуждения, а неинвертирующий - с вьгоодом дополнительной обмотки, выход усилителя соединен с общим выводом обмоток возбуждения и дополнительной. 6 со 00