Преобразователь параметров кондуктометрического датчика Советский патент 1986 года по МПК G01R27/02 G01R27/22 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров кондуктометрических датчиков. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя параметров кондуктометричес кого датчика. На чертеже приведена функциональ ная схема преобразователя параметров кондуктометрического датчика. Датчик содержит формирователь 1 опорного напряжения, клеммы 2 для подключения кондуктометрического дат чика, операционный усилитель 3,, первый блок 4 вычитайия, первьй масштабирующий преобразователь 5, ключ 6, опорньм конденсатор 7, первьй Сшок 8 выборки, второй масштабирующий преобразователь 9, измеритель 10 пос тоянной времени, блок 11 сравнения, второй 12 и третий 13 блоки выборки второй блок 14 вычитания, фильтр 15 нижних частот, логометрический преобразователь 16 и блок 17 синхронизации. Выход формирователя 1 опорного напряжения соединен с одной из клемм 2 и входами масштабирующего преобразователя 5 и ключа 6. Вторая клемма 2 соединена с входом операционного усилителя 3, между входом и выходом которого подключен опорный конденсатор 7. Выходы операционного усилителя 3 и первого масштабирующего преобразователя 5 подклг- чены к соответствующим входам первого блока 4 вычитания. Выход ключа 6 через фильтр 15 нижних частот соединен с одним из входов логометрического преобразователя 16, другой вход кото рого через последовательно включенные второй масштабирующий преобразователь 9 и третий блок 13 выборки соединен с выходом первого блока 4 вычитания, которьй объединен с входом измерителя 10 постоянной времени и входом первого блока 8 выборки, вы ходы которых соединены с управляющим входом ключа 6 и одним из входов блока 11 сравнения, другой вход которого соединен с выходом второго блока 14 вычитания, соответствующие входы которого подключены к выходам третьего блока 13 выборки и через второй блок 12 выборки к выходу второго масштабирующего преобразователя 9. Входы синхронизации первого 8, второго 12 и третьего 13 блоков выборки, а также аналогичные входы измерителя 10 постоянной времени и ормирователя 1 опорного напряжения соединены с соответствующими выходами блока 17 синхронизации. Преобразователь параметров кондуктометрического датчика работает следующим образом. По синхросигналам с первого выхода блока 17 синхронизации формирователь 1 опорного напряжения формирует последовательность прямоугольных двуполярных импульсов амплитудой U, и периодом следования, определяемым периодом синхросигнала, который подается через подключенный к клеммам 2 кондуктометрический датчик на вход операционного усилителя 3, в цепи отрицательной обратной связи которого включен опорньй конденсатор 7 емкостью -Се . Операторное сопротивление датчика имеет вид: Z(P) Изображение по Лапласу выходного напряжения операционного усилителя 3: .иЛР) - zTpr где и„(Р) - изображение по Лапласу опорного напряжения, без учета знака Uo J Z,(P) -- операторное сопротивление опорного конденсатора емкостью Со. Подставляя значения Z(P) и Z(P), получают Р(С, + Cj)

31267290

Переходя к оригиналу, получают в

.течение одного из полупериодов опорного напряжения: и rt- -Jk + ЦрС.Сз с„ слс, + Сз) + У° 1 - е йП) в течение другого полупериода опорного напряжения Uj(t) имеет про тивоположньй знак. В случае незаполненного датчика отсутствует связь между злектродами датчика через комплексное сопротивление раствора,остается связь тольк через паразитную геометрическую емкость, вследствие чего ,т (г) -JL. Uj tt;;; . При этом осуществляется установк коэффициента передачи масштабирующе го преобразователя 5 так, чтобы нап ряжение на выходе первого блока 4 вычитания бьшо равным нулю: и УЗ - Uj О, Tt UoC т.е. Us -р- Новая установка коэффициента передачи масштабирующего преобразователя 5 осуществляется лишь в случае замены кондуктометрического датчика. Таким образом, напряжение на вых де блока 4 вычитания при заполнении датчика UpCaCi + Cj) . -e-.(ck) WJLO

Напряжение на выходе второго масштабирующего преобразователя 9

(,) v-. р «(C,tC Kg - коэффициент передачи второго масштабирукяцего преобразователя 9. В начальный момент времени напряие на выходе второго блока выбор12UoCiCj слс, + со В установившемся режиме напряжена выходе третьего блока выбор13„ - JlCj 1-3 г 9Второй блок 14 вычитания ввделяразность этих напряжений, т.е.: ,, UoCaC Kg -Up Kg f -7; ( Сг + Сз CoCc + c) Блок 11 сравнения до тех пор мет коэффициент передачи второго штабирующего преобразователя 9, а не будет достигнуто равенство и, , т.е.: г V Са +Cj Kg Таким образом, .Сг + Ca UpCgCj 2 + Сз)Сг

иле, + Сз)

Сг. + Сз

и. с„

Первый блок 8 выборки осуществляют измерение и запоминание значения этого напряжения в установившемся режиме при t 6R(C2 + Cg), т. е.

и « с„

Измеритель 10 постоянной времени формирует прямоугольный импульс нап55 ряжения длительностью t R(C + С,), который открьюает на это время ключ 6, т.е. на выходе ключа формируется импульс амплитудой UG И длительностью At, Вольтсекунднал площадь импульса Sg Ц, At UoRCCj + €3) . Через фильтр 15 нижних частот этот импульс попадает на один из входов логарифмического преобразова теля 16, на другой вход которого по дается напряжение с выхода третьего блока выборки 13, т.е. на выходе ло гометрического преобразователя Л15 ЦрКССг + Сз) С, Uo(c, + со Таким образом, измеряются все параметры четырехэлементной схемы замещения кондуктометрического датчик обеспечивается синхронная работа бл ков выборки 8, 12 и 13, формировател опорного напряжения 1 и измерителя постоянной времени 10 блок синхронизации 17. Период следования импульсов опорного генератора выбирается из услови полного окончания переходного процесса в течение каждого полупериода т.е. : - 6К(С2 т, 12R(C2 + Сз). Таким образом, выбор периода следования импульсов опорного генератора осуществляется исходя из априорной информации об ожидаемых диапазонах значений параметров датчика. Формула изобретения Преобразователь параметров кондук тометрического датчика, содержащий формирователь опорного напряжения, .клеммы для, подключения кондуктометри ческого датчика, одна из которых соединена с входом операционного уси лителя, выход которого соединен с одним из входов первого блока вычитания-, другой вход которого соедииен с выходом первого масштабирующего преобразователя, ключ, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены опорньй конденсатор, три блока выборки,, второй масштабирующий преобразователь, блок сравнения, второй блок вычитания, измеритель постоянной времени, фильтр нижних частот, логометрический преобразователь, блок синхронизации, причем вход синхронизации формирователя опорного напряжения соединен с первым выходом блока синхронизации, а выход соединен с другой клеммой i кондуктометрического датчика, входом первого масштабир /тощего преобразователя и аналоговым входом ключа, в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя включен опорный конденсатор, выход первого блока вычитания соединен с входами первого блока выборки, второго масштабирующего преобразователя и измерителя постоянной времени, вход синхронизации первого блока выборки подключен к второму выходу блока синхронизации, а выход - к одному из входов блока сравнения, выход второго масштабирующего преобразователя соединен с входами второго и третьего блоков выборки, выходы которьгх соединены с входа1-1И второго блока вычитания, а вход синхронизации второго блока выборки соединен с третьим, выходом блока синхронизации, вход синхронизации третьего блока выборки подключен к второму выходу блока синхронизаисии,выход второго блока вычитания соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу второго масштабирующего преобразователя, выход измерителя постоянной времени соединен с управляющим входом ключа, а вход синхронизации - с третьим вькодом блока синхронизации, выход ключа через фильтр нижних частот соединен с одним из входов логометрического преобразователя, другой вход которого соединен с выходом третьего блока выборки.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Может быть использовано для измерения параметров кондуктометрических датчиков. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Для достижения цели в устройство, содержащее ф рмирователь опорного напряжения 1, клеммы 2 для подключения кондуктометрического датчика, операционный усилитель 3, первый блок 4 вычитания, первый масштабирующий преобразователь 5, ключ 6, введены опорный конденсатор 7, блоки 8, 12, 13 выборки, второй масштабирующий преобразователь 9, измеритель постоянной времени 10, блок сравнения 11, второй блок 14 вычитания, фильтр нижних частот 15, логометрический преобразователь 16, блок синхронизации 17. Период следования импульсов опорного генератора выбирается из условия с S полного окончания переходного процесса в течение каждого полупериода. (Л Таким образом, выбор периода следовас ния импульсов опорного генератора осуществляется, исходя из априорной. информации об ожидаемых диапазонах значений параметров датчика. 1 ил. 1C Од i N9 СО