Бесконтактный преобразователь электропроводности Советский патент 1987 года по МПК G01N27/02 

113

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерений электрофизических параметров жидкостей, и может быть использовано в системах контроля и регулирования гальваническим производством, в химической промышленности, в океанологии, а также в других областях промышленности, где требуется вести контроль за электро- проводноотью жидких сред.

Цель изобретения - повьппение точности измерения электропроводности электролитов,

На фиг, изображена схема бесконтактного преобразователя электропроводности; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Бесконтактный преобразователь электропроводности содержит трансформаторный датчик 1, генератор 2 треугольного напряжения, сз мматор 3, схему 4 сравнения, интегратор 5, источник 6 тока, управляемый напряжением, схему 7 обработки и измерительный прибор 8.

Датчик 1 содержит два тороидаль- ных магнитных сердечника 9 и 10 (питающий и измерительный трансформаторы) с питающей 11, измерительной 12 и дополнительной 13 обмотками, а также петлю 14 из токопроводящего материала, охватьшающую оба сердечника. Исследуемая жидкость образует виток 15 электролита, также охватывсаю- щий оба магнитных сердечника,

Бесконтактный преобразователь электропроводности работает следующим образом.

Напряжение треугольной формы с выхода генератора 2 (фиг.2а) складывается в сумматоре 3 с сигналом обратной связи, поступающим с выхода схемы 4 сравнения, и подается на питающую обмотку I1. Ток в питающей обмотке 11 создает магнитный поток в сердечнике 9, который, в свою очеред индуцирует равные ЭДС в витке 15 Электролита и петле 14, Очевидно,что в витке 15 электролита и петле 14 наводятся также ЭДС, создаваемые переменным магнитным полем в сердечнике 1 О и внешними электромагнитными полями. Суммарная ЭДС в петле 14 сравнивается с напряжением на выходе сумматора 3 и на схеме 4 сравнения. На выходе схемы 4 сравнения формируе ся сигнал обратной связи, равный оаз

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ности напряжений на выходе сумматора 3 и на концах петли 14. Сигнал обратной связи складывается с напряжением генератора и компенсирует отклонение мгновенного значения ЭДС в витке 15 электролита от значения напряжения на выходе генератора 2. Коэффициенты передачи схемы 4 сравнения и сумматора 3 должны быть точно равны единице, так как только в зтом случае ЭДС в жидкости полностью совпадает с напряжением генератора. Все элементы цепи обратной связи безынерционны, что обеспечивает эффективную работу преобразователя в широком диапазоне частот (до 10 Гц). В результате работы питающей части преобразователя в витке 15 электролита появляется ток треугольной формы. Амплитуда и скорость нарастания (первая производная) тока в жидкости однозначно определяются удельной электрической проводимостью, .

В то же время выходной сигнал генератора 2, преобразованный (проинтегрированный) интегратором 5, подается на вход источника 6 тока, управляемого напряжением. Источник 6 тока нагружен на дополнительную обмотку. Форма тока в дополнительной обмотке соответствует вьсходному напряжению интегратора 5 и имеет вид, показанный на фиг.26,

Поток вектора магнитной индукции в измерительном сердечнике 10 создается токами в витке 15 электролита и в дополнительной обмотке 13, В петле 14 и в измерительной обмотке 12 ток практически не протекает, так как они нагружены на большие входные сопротивления схемы 4 сравнения и схемы 7 обработки, что обеспечивает режим холостого хода для этих обмоток ,

Суммарный магнитный поток в сердечнике 10 индуцирует в измерительной обмотке 12 ЭДС, форма которой показана на фиг,2в. Интервал времени ty между моментами перехода через ноль напряжения генератора 2 и напряжения на измерительной обмотке 12 пропорционален удельной электропроводности.

Если коэффициенты передачи интегратора 5 и источника 6 тока постоянны и строго заданы, то указанный интервал .времени tjg однозначно определяется электропроводностью и не за31

висит от магнитных характеристик сердечников, активных сопротивлений об- моток и каких-либо других параметров датчика. В случае, если значение электропроводимости равно нулю, то напряжение измерительной обмотки становится чисто треугольной формы и указанный интервал времени становится равен нулю.

Сигналы с измерительной обмотки 12 и генератора 2 подаются на схему 7 обработки, которая выделяет интервал времени, характеризующий электропроводность, и преобразует его в напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна электропроводности t Схема обработки, выполняющая указанную функцию преобразования, . может быть легко реализована различными способами с использованием известных технических решений (например, может быть использована схема фазометра; .

Выходной сигнал схемы обработки поступает на измерительный прибор. Результат измерения не зависит от магнитных характеристик сердечников трансформаторов, от активных сопротивлений и от других параметров датчика, что позволяет получить более высокую точность измерения .

94

Формула изобретения

Бесконтактный преобразователь электропроводности,, содержащий питающий трансформатор с обмоткой, измерительный трансформатор с обмоткой,петлю из токопроводящего материала, ох- ватьшающую сердечники обоих трансформаторов, источник переменного напряжения, интегратор, схему сравнения, ;.

измерительный прибор, причем один вход схемы сравнения соединен с указанной петлей, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения точности измерения, он дополнительно

содержит сумматор, источник тока,управляемый напряжением, схему обработки, дополнительную обмотку, намотанную на сердечнике измерительного трансформатора, причем источник переменного напряжения, исполненный в виде генератора напряжения треугольной формы, интегратор, источник тока, управляемый напряжением и дополнительная обмотка соединены последовательно, один вход сумматора и первый вход схемы обработки подключены к выходу источника переменного напряжения, другой вход сумматора соединен с выходом схемы сравнения, а второй

вход схемы обработки подключен к измерительной обмотке, второй вход схемы сравнения соединен с выходом сумматора, выход схемы обработки соединен со входом измерительного прибора,

обмотка питакяцего трансформатора подключена к выходу сумматора.

h 8

фигЛ

Редактор А.Ревин

Составитель В,Немцев Техред А. Кравчук

Заказ 2416/39 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

(риг. г

Корректор М, Иароши

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гальваническом производстве, в химической промьшленности для контроля концентрации электролита, а также может быть использовано при проведении исследований в области океанографии, электрохимии и . Целью изобретения является повьппение точности измерений. Преобразователь, содержаа(ий источник переменного напряжения, питакнций трансформатор с обмоткой возбуждения, измерительный трансформатор с обмоткой, измерительный прибор, петлю из токопроводящего материала, схему сравнения, интегратор, дополнительно содержит сумматор, дополнительную обмотку, схему обработки, источник тока, управляемый напряжением, причем петля подключена к первому входу схемы сравнения, второй вход схемы сравнения соединен с выходом сумматора, входы сумматора соединены с выходом схемы сравнения и с выходом источника переменного напряжения, дополнительная обмотка намотана на сердечнике измерительного трансформатора и подклй- чена к выходу источника тока управляемого напряжения, вход которого соединен с выходом интегратора, а вход интегратора соединен с выходом источника переменного напряжения, первый вход схемы обработки соединен с выходом источника переменного напряжения, а на второй вход подключена измерительная обмотка, выход схемы обработки соединен с измерительным прибором. Результат измерения не зависит от магнитных характеристик сердечников трансформаторов, от активных сопротивлений обмоток и от других параметров датчика, что позволяет обеспечить более высокую точность измерения. 2 ил. с сл О5 со 4 СО