Кондуктометр Советский патент 1988 года по МПК G01R27/02 

13

Изобретение относится к устройствам для анализа жидких сред кондук- тометрическим методом и может быть ипользовано для контроля технологи-

ческих параметров в металлургической

электрохимической, химической и других отраслях промьплленности.

Цель изобретения - повышение точности измерения электропроводности в широком диапазоне температур и электропроводности.

На чертеже показана функциональная схема кондуктометра.

Кондуктометр содержит датчик 1 и измерительный блок 2, который со- .зржит генератор 3 прямоугольных им- ульсов, преобразователь 4, компара- ор 5, интегрирующую цепь 6, источ- iHK 7 постоянного тока, операционный усилитель 8, резистор 9, конденсатор 10, ключ 11, датчик 12 температуры.

Причем датчик 1 может быть выполнен в виде двух обмоток индуктивно связанных через исследуемый раствор, выход генератора 3 через одну из обмоток соединен с общей шиной устройства, а вход преобразователя 4 через вторую обмотку также соединен с общей шиной, а его выход - с одним из входов компаратора 5, выход которого через интегрирующую цепь 6 соединен выходом кондуктометра, выход источника 7 постоянного тока через датчик 1 температуры соединен с неинвертирующи входом операционного усилителя 8, неинвертирующий вход которого через резистор 9 соединен с выходом источника 7 постоянного тока, а через конденсатор 10 - со своим выходом и ВТО- рым входом компаратора 5, параллельно конденсатору 10 соединен ключ 11, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 3. Датчик 12 температуры содержит последовательно сое- диненные резистор 13 и полупроводниковый диод 14, общая точка которых есть выход датчика 12 температуры. Кондуктометр работает следующим образом.

Датчик 1 помещают в контролируемый раствор. При включении кондуктометра импульсы генератора 3 прямоугольных импульсов поступают на питающую обмотку датчика 1. В момент формирования заднего фронта импульсов в обмотке за счет самоиндукции возникают остроконечные высоковольтные импульсы.

12

С сигнальной обмотки датчика 1 снимаются импульсы, амплитуда которы пропорциональна электропроводности контролируемой среды, далее импульсы выпрямляются преобразователем 4 и в виде постоянного напряжения поступают на первый вход компаратора 5. На второй вход последнего поступает пилообразное напряжение, период следования которого постоянен и определяется частотой генератора 3 прямоугольных импульсов, а коэффициент наклона пилообразного напряжения линейно зависит от напряжения на р-п- переходе диода 14. Напряжение р - п- перехода линейно зависит от его температуры. Таким образом, коэффициент наклона пилообразного напряжения линейно зависит от температуры контролируемой среды. На выходе компаратора 5 формируются импульсы, амплитуда которых равна напряжению насыщения компаратора 5, а длительность пропорциональна частному от деления амплитуды выходного напряжения преобразователя 4 на коэффициент наклона пилообразного напряжения. Принцип деления следующий. Начиная с момента t до момента t.. насьпцения опе о

рационного усилителя 8, выходное напряжение последнего описывается линейным уравнением

и

K(t - t)

(1)

где К - коэффициент наклона линейно

нарастающего напряжения. В момент сравнения напряжения операционного усилителя 8 и напряжения преобразователя 4 на выходе компаратора 5 формируется импульс, длительность которого равна

....У.

(2)

Выходное напряжение операционного усилителя от момента времени t до момента t описывается выражением

S Цс Ue,z(i-RiC), (3)

где Ujj,- напряжение источника постоянного напряжения; напряжение датчика температуры .

Таким образом, кондуктометр выполняет компенсацию температуры в соответствии

лет.С

ex,- Ue Jl-R7)

(4)

и, учитывая, что

Usxa AT,

где Т - температура

среды;

А - коэффициент ности,

преобразует формулу

и В -At-- , вых

(5)

где В - постоянный коэффициент, рав„ RjC ныи;

Jext ti - температурный коэффициент,

„ (RiC-l)A равный .

и ex 1

Электропроводность жидких сред по подчиняется следующему закону

1 (Т - Т„),

(6)

где б - электропроводность среды

при заданной температуре То. Для отстройки от влияния температуры на показания кондуктометра последний должен производить обработку сигнала электропроводности по закону

и -У2г

т„ 1+ot.(T-Tj

(7)

Сравнение формул (3/ и v

тверждает, что кондуктомет) оос-сме- чивает компенсацию температурной составляющей электропроводности контролируемой среды, что повышает точность измерения электропроводности в широком диапазоне температур и концентраций.

Формула изобретения

Кондуктометр, содержащий датчик, соединенный с генератором и преобразователем соответственно, а также источник постоянного тока, датчик - температуры, операционный усилитель, резистор, интегрирующую цепь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он содержит компаратор, конденсатор, ключ, причем выход преобраз лвателя -. через один из входов компаратора соединен с входом интегрирующей цепи, выход источника питания постоянного тока через датчик температуры соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а через резистор - с инвертирующим входом, который через конденсатор соединен с ьпчодом операционного усилителя и вторым входом компаратора, параллельно конденсатору соединен ключ, управляющий вход .которого соединен с выходом генератора.

Изобретение относится к устройствам для анализа жидких сред. Кондуктометр содержит датчик 1 и измерительный блок 2, включающий генератор 3 прямоугольных импульсов, преобразователь 4, интегрирующую цепь 6, источник 7 постоянного тока, операционный усилитель 8 и датчик 12 температуры. Введение компаратора 5, конденсатора 10 и ключа 11 повышает точность измерения электропроводности в широком диапазоне температур и электропроводности. 1 ил. (Л