Способ градуировки устройства для измерений электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК G01R35/00 G01N27/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть нсполь зовано, в частности, при градуировке измерительных каналов электрической проводимости морской воды с. трансформаторным первичным преобразователем, нашедших широкое применение в аппаратуре для океанологических исследований.

Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости градуировки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу градуировки устройства для измерений электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем путем определения коэффициентов его характеристики преобразования по совокупности различных значений электрической проводимости н соответствующих им значений выходного сигнала устройства, включающему измерение электрической проводимости электропроводящего раствора в гра- дуирсшочном баке с помощью солемера и образцовой термометрической установки, снимают зависимость выходного сигнала N градуируемого устройства от сопротивления имитатора витка воды - проводника с известным сопротивлением, пропущенного через отверстие первичного преобразователя и замкнутого на магазин сопротивления, рассчитьшают коэффициенты go и g| характеристики преобразования

о + ° о

g,N

.(1)

электрической проводимости Ygg нитка воды, определяемой по параметрам имитатора, в выходной сигнал устройства,, после чего в градуировочном баке при одном фиксированном значении солености электропроводящего раствора 35tO,3 определяют коэффициент преобразования первичного преобразователя

Х

R

(2)

R - относительная или удельная электрическая проводимость электропроводящего раствора в градуировочном баке, измеренная с помощью

солемера и образцовой термометрической установки; N - значение выходного сигнала устройства, соответствующее

R , а коэффициенты а и а, статической характеристики преобразования относительной или удельной электрической проводимости R в 0 выходной сигнал N градуируемого устройства получают путем деления коэффициентов g и g, характеристики преобразования электрической проводимости YJ. витка воды в выходной сиг- 5 нал устройства на коэффициент преобразования Д первичного преобразователя, при этом проводимость имитатора витка воды Ygg рассчитывают по формуле 0,

:7( Гг::т ;- (3)

где г - сопротивление, равное сумме действительных значений 5сопротивлений включенных

декад магазина сопротивления;

m - число включенных декад магазина сопротивления; м.о Начальное сопротивление

магазина;

г„р - сопротивление проводника, замкнутого на магазин сопротивления, а при определении коэффициента в 5 градуировочном баке применяют раст- i вор с соленостью 35,0-35,3 при использовании для калибровки солемера стандартной морской воды с относи- тельной электрической проводимостью 0 больщей или равной единице, и с соленостью 34,7-35,0 при использовании стандартной морской воды с относительной электрической проводимостью, меньшей или равной единице.

5

Достижение поставленной цели обусловлено тем, что в предлагаемом способе совокупность значений электрической проводимости, при которой

Q фиксируется значение выходного сигнала градуируемого устройства, создается не с помощью изменения солености растворов в градуировочном баке, а с помощью изменения сопротивj ления имитатора витка воды, при этом образцовыми средствами для измерения совокупности создаваемых значений электрической проводимости являются не солемер и образцовая

термометрическая установка, а магазин сопротивления с известными действительными значениями сопротивления его декад.

В этом случае значения электрической проводимости, используемые при градуировке, могут быть измерены с меньшей погрешностью в силу того, что образцовые средства измерения сопротивления позволяют получить более высокую точность во всем диапазоне измерений, нежели использующийся в известном способе солемер.

Измерение электрической проводимости в градуировочном баке с по- мошью солемера и образцовой термометрической установки, применяемое в предлагаемом способе для определения коэффициента преобразования первичного преобразователя i по соотношению (2), производится лишь в одной фиксированной точке при солености раствора 35tO,3.

Погрешность измерения солемером электрической проводимости в этой точке минимальна, поскольку калибровка солемера производится по стандартной морской воде с соленостью, близкой к 35, и солемер используется в качестве компаратора. В этом случае составляющая погрешности градуировки, вносимая солемером, уменьшается более, чем в 10 раз.

Предлагаемый способ градуировки измерительного устройства, например, по относительной электрической проводимости реализуется следующим образом.

С помощью магазина сопротивления, например, типа P4830/I, аттестованного подекадно с указанием действительных значений сопротивления и проводника с известным сопротивлением, представляющего собой медньй провод любой марки с сечением не менее 0,75 мм и длиной 0,5-1 м, измеренным, например, с помощью омметра цифрового типа Щ34, пропущенного через отверстие трансформаторного , первичного преобразователя градуируемого устройства и замкнутого на магазин сопротивления, собирают имитатор витка воды. Аттестация магазина сопротивления производится, например, с помощью потенциометрической установки У309. Устанавливают поочередно табличные значения электрической

5

0

5

0

5

0

5

0

5

проиолимости имитатора витка воды (8-10 равномерно распределенных по диапазону измерений точек) с помощью декадных переключателей магазина сопротивления. Проводимость имитатора витка воды Ygp рассчитывают по соотношению (3). Для каждого значения проводимости имттатора фиксируют значения выходного сигнала градуируемого устройства. Используя массив полученных данных Y и N, например, с помощью метода наименьших квадратов, определяют значения коэффициентов g и g,, характеристики преобразования электрической проводимости Ygg в выходной сигнал N изг мерительного устройства.

Создают в градуировочном баке раствор с соленостью 35±0,3 путем растворения определенного количества морской соли в дистиллированной воде или разведением профильтрованной морской воды. Так как нелинейность характеристики преобразования солемера определяется неточностью деления старших разрядов индуктивного делителя напряжения солемера, то их значения при калибровке солемера по стандартной морской воде не должны отличаться от значений при измерении электрической проводимости пробы. Это требование для двух старших декад делителя напряжения солемера выполняется при соблюдении следующих условий: если для калибровки солемера используется стандартная морская вода с относительной электрической проводимостью, большей или равной единице, то в градуировочном баке должен создаваться раствор с соленостью 35-35,3, при использовании стандартной морской воды с относительной электрической проводимостью, меньшей или равной единице, - раствор с соленостью 34,7-35. Помещают в бак градуируемое устройство (его погружаемую часть с первичным преобразователем электрической проводимости) и первичный преобразователь образцовой термометрической установки. Интенсивно перемешивают раствор в баке, при этом визуально контролируют отсутствие воздушных пузырьков на внутренней и внешней поверхности первичного преобразователя электрической проводимости и удаляют их, если они появляются. После установлен -(я в баке стаб1-шьной температуры ;эегистриру1-от 8-10 значений выходного сигнала N градуируемого устройства и синхронных с ними значений температзфы раствора при градуировке. Величина Т определяется с помощью образцовой термометрической установки, состоящей из платинового термометра, например, типа ПТС-10 первого разряда, потенциометра, па- пример, типа-РЗАВ и катушки сопротив лення,. например, типа Р321 класса т.-чисгсти 0,01 ,

начале и конце снятия синхрон- HbDs отсчетов из градуировочного бака отбирают в подготовленные стеклянные бутьшк вместимостью 0,5 л с притертыми пробками две пробы раствора о С помощью солемера типа ГМ-65 определяют для каждой пробы значения R и Т. Осредняют эти значения по ДБ;Л- пробам, так же как осред}Ш от уна гении синхронных отсчетов N и Т

-L 1-р

Образцовое значение относительной электрической проводимости R° рассчитывают по результатам измерений и Tf , используя соотношения

К,5 R, l + (R -1)(Т-15) 120- -Т( 1,96-0,01 9T)--R (50,67-0,21 5Т- - 37,47R,)) ; , (4)

..р -- т.5 {b(R,5-0(T,p-i5)

i20-T, (,019Т,р) - R,,(50,,215T -17,47R,5 )«

iO

,(б,766097-.10 4- 2,00564

-а

4 i

(6)

Т,.,,+ 1,104259. 10 Т,р - 6,9698МО Т 4. 1,0031-10 Т

где F{,J- отношение R при Т 15 С P-,ff -- отношение R прн температуре Тгр . Используя долеченные значения

рассчитывают значение ко- эфф.:1и,ие.нта преобразования первичного преобразователя 7 по соотношению I,). Коэффициенты а и а, характеристики преобразования R а,+ a,N

К« и R

относительной электрической проводимости R в выходной сигнал N градуируемого устройства находят по формулам

(7)

10

-Si

-л

Б случае градуировки измерительного канала по удельной электрической проводимости расчет R по измеренным значениям К,Т и Т производится по

известным соотношениям.

На градуировку устройства для измерения электрической проводимос- ти с помощью предлагаемого способа затрачивается 1-1,5 ч, причем погрешность градуировки не превьш1ает + 2,500- .

Таким образом, технико-экономическим преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является сокращение затрат на градуировку как за счет снижения ее трудоемкости, так и за счет сокращения используемых материальных средств с одновременным повьш ением точности

градуировки.

Формула изобретения

. Способ градуировки устройства для измерений электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем путем определения коэффициентов его харак- теристики преобразования по совокупности различных значений выходного сигнала устройства, включающий измерения электрической проводимости электропроводящего раствора в градуи- ровочном баке с помощью солемера и

образцовой термометрической установки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости градуировкиj снимают зависимость выходного сигнала N градуируемого устройства от сопротивления имитатора витка воды - проводника с известным сопротивлением, пропущенного через отверстие первичного преобразователя и замкнутого на магазин сопротивления, рассчитывают коэффициенты g и g, характеристики преобразования Y g + электрической проводимости Y витка воды, определяемой по параметрам

имитатора,в пыхоцной сигнал устройства, после чего в градуировочном баке при одном фиксированном значении солености электропроводящего раствора 35iO,3 определяют коэффициент преобразования А первичного преобразователя

.

.RO

где R - относительная или удельная электрическая проводимость электропроводящего раствора в градуировочном баке, измеренная с помощью солемера и образцовой термометрической установки; N - значение выходного сигнала устройства,

соответствующее R, а коэффициенты а, характеристики преобразования относительной или удельной электрической проводимости R в выхоной сигнал N градуируемого устройства получают путем деления коэффициентов g g и g, характеристики преобразования электрической проводимости Ygg витка воды в выходной сигнал N градуируемого устройства на коэффициент преобразования первичного преобразователя.

2. Способ по п. 1 , о т л и ч а №- щ и и с я тем, что проводимость имитатора витка воды Y рассчитывают по формуле

в

Гм.-(т-1)г,.р

где г.,

m

(и.о

г„рсопротивление, равное сумме действительных значений сопротивлений включенных декад магазина сопротивления;

число включенных декад магазина сопротивления; начальное сопротивление магазина;

сопротивление провод1шка, замкнутого на магазин сопротивления .

3. Способ поп.1,отлича ю- щ и и с я тем, что при определении коэффициента А в градуировочном баке применяют раствор с соленостью 35,0-35,3 при использовании для калибровки солемера стандартной морской воды с относительной электрической проводимостью, больгаей или равной единице, и с соленостью 34,7- 35,0 при использовании стандартной морской воды с относительной электрической проводимостью, меньшей или равной единице.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти широкое применение в аппаратуре для океанологических исследований. Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости градуировки. В предлагаемом спо собе совокупность значений электрической проводимости (ЭП), при которой фиксируется значение выходного сигнала градуируемого устройства, создается не с помощью измерения солености растворов в гра- дуировочном баке, а путем изменения сопротивления имитатора витка воды. При этом образцовыми средствами для измерения совокупности создаваемых значений ЭП являются не солемер и образцовая термометрическая установка, а магазин сопротивления с известными действительными значениями сопротивления его декад. В результате значения ЭП могут быть измерены с меньшей погрешностью, т.к. образцовые средства измерения сопротивления обеспечивают получение более высокой точности во всем диапазоне измерений. 2 з.п. ф-лы. Q (Л а