Устройство для измерения электрической проводимости жидкости Советский патент 1988 года по МПК G01R27/22 

со VI

Изобретение относится к области физико-химических измерений жидких сред реализующих контактные методы измерения, в частности, для определе- ния акти вной, реактивной и полной электрической проводимости электролитов и может найти применение в системах автоматического контроля и регулирования технологических процес- сов.

Цель изобретения - повьпиение точности измерения путем повышения чувствительности и помехоустойчивости.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения электрической проводимости жидкости.

Устройство содержит двухэлектрод- ную электролитическую ячейку 1, генератор 2 синусоидального напряжения, операционный усилитель 3, дифференциальный усилитель 4, масштабирующий усилитель 5, фазовращатель 6, коммутатор 7, управляемый фазочувствитель- ный выпрямитель 8, резистор 9. При- чем первый вывод электролитической ячейки 1 соединен с общей щиной, а второй - с инвертирующим входом опе- рац1 : нного усилителя 3 и через резистор 9 с его выходом и инвертирующим входом дифференциального усилителя 4, выход генератора 2 соединен своими выводами с общей шиной и неинвертирующими входами операционного 3 и дифференциального 4 усилителей, выход последнего соединен через масщтабиру- ющий усилитель 5 с сигнальным входом синхронного выпрямителя 8, управляемый вход которого через коммутатор 7 соединен с общей шиной, а вход ком- мутатора 7 через управляемый фазовращатель 6 соединен с выходом генератора 2.

Устройство для измерения электрической проводимости жидкости работает следующим образом.

На неинвертирующий вход операционного усилителя 3 с выхода генератора 2 синусоидального напряжения подаетс сигнал и стабильной-амплитуды, вызывающий протекание через резистор 9 и электролитическую ячейку 1 тока 1 с активной Iр и емкостной 1 составляющими, величина которого определя- ется выражением

1с, Up(G + jcJo),

(1)

где G - активная составляющая электрической проводимости жидкости - емкостная составляющая

электрической проводимости жидкости.

При этом на выходе операционного усилителя 3 действует напряжение

и, 1„к, + и

гч

(2)

где RPP - величина сопротивления резистора 9, Из выражений (1) и (2) получаю.т

и U(G + ja)c)R

ot

+ и

(3)

Напряжения U и U подаются соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилителя 4, выходное напряжение (и) которого равно разности напряжений на его входах, т,е.

и г ,jG+ja)c)K(),

(4)

где К - коэффициент пропорциональности.

При этом напряжение U, пропорциональное полной электрической проводимости, представляет собой совокупность двух сигналов; синусоидального пропорционального активной составляющей электрической проводимости, и ко синусоидального, пропорционального емкостной составляющей электрической проводимости,

Изменение коэффициента пропорциональности с помощью масштабирующего усилителя 5 обеспечивает масштабирование диапазона измеряемого выходного сигнала устройства. Выходное напряжение масштабирующего усилителя Uj подается на сигнальный вход управляемого фазочувствительного выпрямителя 8, Напряжение U, через фазовращатель 6, предназначенный для точной установки фазы напряжений Uj и и при измерении активной составляющей, либо сдвигающий сигнал и на 90 при измерении емкостной составляющей подается на коммутатор 7 синхронного выпрямителя 8, Выходное напряжение коммутатора 7, синфазное с напряжением генератора, поступает на управляемый вход синхронного выпрямителя 8, осуществляю- щего вьщеление и двухполупериодное

выпрямление синфазной составляющей входного напряжения, пропорционального измеряемой составляющей удельной электрической проводимости жидкости. При установке на выходе синхронного выпрямителя прибора среднего значения на нем фиксируется сигнал,пропорциональный активной (синфазной) составляющей электрической проводимости. При измерении емкостной составляющей управляемый фазовращатель 6 сдвигает напряжение 90 , : при этом прибор среднего значения фиксирует сигнал, пропорциональный емкостной составляющей электрической проводимости.

Сигнал с выхода дифференциального усилителя 4 независимо от режима работы устройства может самостоятельно использоваться для автоматического регулирования технологических про- дессов.

Формула изобретения

Устройство для измерения электричес- 25 фазовращатель соединен с кой проводимости жидкости,содержащее генератора.

20 операционного и дифферен усилителей, выход послед нен через масщтабиру1рщий входом синхронного вьтрям вход коммутатора через у

фазовращатель соединен с генератора.

электролитическую ячейку,генератор, соединенный одним из выводов с общей шиной, фазовращатель, коммутатор,

синхронный выпрямитель, управляемый вход которого через коммутатор соединен с общей щиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены операционный усилитель, резистор, дифференциальный усилитель, масщтаби- рующий усилитель, причем первый вывод электролитической ячейки соединен с общей шиной, а второй с инвертирующим

входом операционного усилителя и через резистор с его выходом и инвертирующим входом дифференциального усилителя, другой вывод генератора соединен с неинвертирующими входами

операционного и дифференциального усилителей, выход последнего соединен через масщтабиру1рщий усилитель с входом синхронного вьтрямителя, а вход коммутатора через управляемый

выходом

Изобретение может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов. Устройство для измерения электрической проводимости жидкости содержит электролитическую ячейку 1, генератор 2, фазовращатель 6, коммутатор 7, синхронный выпрямитель 8, операционный усилитель 3, резистор 9, дифференциальньш усилитель 4 и масштабирующий усилитель 5.Устройство имеет повышенную точность измерения за счет увеличения чувствительности и помехоустойчивости. 1 ил. €