Способ градуировки устройства для измерений электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК G01R35/00 G01R27/02 

О о оооо

i4ib

со со ел

N)

.2

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к градуировке измерительных каналов относительной электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем, нашедших широкое применение в аппаратуре для океанографических исследований, и является усовершенствованием спосо- 6а градуировки по авт. св. № 1383241.

Цель изобретения - повышение точности градуировки.

На фиг. 1 изображена установка для определения коэффициента преобразования первичного преобразователя; на фиг. 2 - имитатор витка воды.

Способ заключается в следующем.

По совокупности различных значений проводимости YB.S имитатора витка воды (проводника с известным сопро- т гелением), пропущенного чере отверстие трансформаторного первичного преобразователя градуируемого устройства, с образованием на нем обмот- ки с числом витков W, и замкнутого на магазин сопротивления, и соответствующих им значений информационного параметра N выходного сигнала градуируемо го устройства рассчитьгоают, например, по методу наименьших квадратов коэффициенты вд и g характеристики преобразования

(1)

Y8.5 go+giN,

причем значения Yj,;,, находят ле

Y,.,

r - Tm-T7r ;;iir+r

Лр

де Гл с- сопротивление, равное cyi iMe 0 действительных значений сопротивлений включенных декад магазина сопротивления; число включенных декад магазина сопротивления; 45 начальное сопротивление магазина сопротивления; сопротивление проводника, замкнутого на магазин сопротивления .50 С помощью градуировочного бака, заполненного морской водой с соленостью $5 t 0,3, образцовой термометрической установки и солемера определяют коэффициент преобразования Л первичного 55 преобразователя

m

«., О- +р N . ЛRO

Q

|5

95U

где R

относительная электрическая проводимость морской воды в градуировочном баке, измеренная с помощью солемера и образцовой термометрической установки;

N - значение ргаформативного -параметра выходного сигнала устройства, соответствующее R°.

Рассчитьтают коэффициенты а и а градуировочной характеристики устройства

формулам

а Si W

(4)

(5)

а, 51 W

(6)

2025 -JQ

35

0 45505

м.макс

88

где А - коэффициент преобразования

первичного преобразователя. Число витков обмотки W выбирают из соотношения

2.WantlJ- pl( .-L- . --L--),

I t.i. JWUH e.B. «aw ,

где Ent J- целая часть числа, заключенного в квадратные скобки;

максимальное значение сопротивления магазина со- .противления;

п - число точек градуировочной характеристики; минимальное значение со- прютивления витка воды, соответствующее верхнему предетгу измерений градуируемого устройства; максимальное значение сопротивления витка воды, соответствующее нижнему пределу измерений градуируемого устройства. Информативный параметр N выходного сигнала устройства пропорционален магнитному потоку ф, создаваемому током I.- витка воды, протекающим по

0-6

обмотке трансформаторного компаратора токов с числом витков ,, и определяется выражением

.B W,.,.,, ,(8)

где К - коэффициент пропорциональности.

в.. «яКС

3

Ток I. определяется выражением

в.в

П W

т Г7 в.в.г.Н

в.в VJ-.

П S.B

где Uj - напряжение питания первичного преобразователя; W. - число витков обмотки трансО -о. Т. Н

форматора напряжения первичного преобразователя, по ко- торой протекает ток I....;

ц.о

WP - число витков обмотки питания

первичного преобразователя; Tg - сопротивление витка воды, Из выражений (9) и (8) следует

-w

W. - %.в.-Так как при пропускании проводника через отверстие первичного преобразо- вателя образуются одновременно две обмотки (на трансформаторе напряжения и на трансформаторном компараторе токов) С одинаковым числом витков, т.е.

В.В. S.B.K.T

(9)

(Ю)

(11)

то выражение (tO) принимает вид

N

к-и,

п- в.е

W.4

Из последнего выражения следует, что для получения на выходе устройства при того же значения N, что и при сопротивление г gg необходимо увеличить в W раз .

Увеличение числа витков обмотки, замкнутой на магазин сопротивления, обусловливает необходимость использования больших значений сопротивления магазина при градуировке устройства, При этом влияние нестабильности сопротивлений контактов на погрешность градуировки значительно уменьшается.

Вьшолнение обмотки со сколь угод- но большим числом витков не имеет смысла по следующим причинам:

уменьшение погрешности от нестабильности сопротивлений контактов имитатора витка воды до значений,

которыми можно пренебречь по сравнению с другими погрешностями, наприме погрешностью от нелинейности характеристики преобразования самого градуируемого устройства, может быть практически достигнуто при нескольких витках обмотки (при 2-5 витках),и дальнейшее увеличение числа витков просто нецелесообразно;

1. 4 39 51 Л

-Q

15

20

25

до .

II ;и уврличр.ним числа витков растет трулг1Г:мкость этой оперяции, эатрачива- ет СИ Гни1ьгае времени на граду1тровку{

при слиггком большом числе витков могут потреГюнаться также больтие зна- сопротивления имитатора витка воды, которые не могут быть обеспечены с помошью существующих магззкнов сопротивления;

максимальное число витков обмотки ограничено диаметром отверстия первичного преобразователя градуируемого устройства и диаметром провода, которьм эта обмотка выполняется;

при использовании конкретного мага- зина сопротивления, с определенным

максимальным значением сопротивления увеличение числа витков приводит к сужению части диапазона измерений градуируемого устройства, Б которюй может быть проведена градуировка, так как с увеличением числа витков наименьшее воспроизводимое значение проводимости имитатора витка воды, эквивалентное проводимости реального витка воды, увеличивается.

Таким образом, выбор реального числа витков в предложенном способе име- 30 е.т существенное значение.

При заданном числе точек п, равномерно распределенньгх по диапазону из мерений устройства, по которым оно градуируется, максимальное значение 35 сопротивления витка воды Гд иди торое необходимо воспроизвести при градуировке, минимальное значение сопротивления витка воды г j ц, соответствующее верхнему пределу измерений градуируемого устройства, и максимальное значение сопротивления витка воды г„ , соответствующее нижнему пределу измерений градуируемого устройства, связаны соотношением

L .(„

т П т

Б.8.

1

) -( З)

В-8;минrj,

Пренебрегая сопротивлением проводника, замкнутого на магазин сопротивления, полагаем, что

6-6. макс

Г мачс.

W

(1Л)

где г - максимальное значение

сопротивления магазина, На основании (13) и (14) получаем

Г Гм.макс/ 1 ч

W.nt - V/ J,

- 68. M4U1 Гел.мчм (J5)

5

где Ent - целая часть числа, заключенного н квадратные скобки.

Выражение (15 позволяет определить .максимальное число витков обмот Iки, при котором обеспечивается наи- 1 меньшая погрешность от нестабильнос- 1 ти контактов при использовании кон-- I кратного магааина сопротивления и вы I бранном числе точек градуировочной I характеристики. Цель изобретения - I повышение точности градуировки - достигается (в меньшей степени) и при числе витков обмотки, меньгаем мак- симального значения, но большем , I Установка (фиг. 1) содержит лабо- I раторный солемер 1, емкость 2 с дис- I тиллированной водой, ампулы 3 со 1 стандартной морской водой, использу- емой для калибровки солемера, стеклянные сосуды 4 для проб рабочего раствора, градуируемое устройство 5 (его погружаемая часть) с трансформаторным первичным преобразователем 6 электрргческой проводимости, традуи- ровочный бак 7 со сливным краном 8 и краном 9 для отбора проб, электрической мешалкой 10 и тампоном 11 для снятия пузырьков с первичного пре- образователя 6 электрической проводимости, образцовую термометрическую установку, состоящую из образцового платинового термометра 2, потенциометра 13 с катушкой сопротивления и бортового блока 14 градуируемого устройства.

Имитатор витка воды (фиг. 2) состоит из изолированного проводника 15 с известным сопротивлением, пропущен него через калиброванное отверстие кварцевой трубки 16 трансформаторного первичного преобразователя 6 элек тр гческой проводимости градуируемого .устройства 5 и замкнутого на магазин 17 сопротивлений.

Способ градуировки осуществляется следующим образом.

Определяют число нитков W обмотки дня магазина сопротивления, например типа Р 4830/1 при заданном числе точек градуировочной характеристики Пэ например равном 10, используя вы- ря :ение (15),

Собирают имитатор витка воды (фиг. 2), для чего проводник 15 с известным сопротивлением пропускают через калиброванное отверстие кварцевой трубки 16 трансформаторного пер146

BHMHoi o преобразователя 6 градуируемого устройства 5 так, что проводник 5 образует на трансформаторном первичном преобразователе 6 обмотку с числом витков, например, равным трем, и замыкают проводник 15 намагазин 17 сопротивления. Проводник 5 представляет собой изолировапньм медный провод любой марки длиной 0,7-1 м, сопротивление которого измерено, например, с помощью омметра цифрового типа Щ 34 Магазин 17 сопротивлений должен быть аттестован подекадно с указанием действительных значений сопротивления, например, посредством потенциометри- ческой установки У309,

Устанавливают поочередно табличные значения электрической проводимости имитатора витка воды (8-10 значений, равномерно распределенных по диапазону измерений градуируемого устройства) с помощью декадных переключателей магазина сопротивления.

Проводимость имитатора витка воды Yfi g рассчитывают по соотношению (2). Дпя каждого значения проводимости имитатора фиксируют значения N выходного сигнала градуируемого устройства Используя массив полученных данньЕх Ygи и N, например по методу наименьших квадратов, определяют значения коэффициентов g и g характеристики (1) преобразования электрической проводимости Yna в выходной сигнал N изБ. О

мерительного устройства.

Создают в градуировочном баке раствор с соленостью 35± 0,3 путем растворения определенного количества морской соли в дистиллированной воде или разведения профильтрованной морской воды. Так как нелинейность характеристики преобразования солемера определяется неточностью коэффициентов деления старших разрядов трансформаторного 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 вода относительной электрической проводимостью, большей или равной единице, то в градуировочном баке должен создаваться раствор с

п

71

соленостью 35-35,5; при использовании стандартной морской воды с относительной электрической проводимостью, меньшей или равной единице, должен использоваться раствор с соленостью 34,7-35.

Помещают в бак градуируемое устройство 5 (его погружаемую часть с первичным преобразователем 6 электрической проводимости) и платиновый термометр 12 образцовой термометрической установки. Интенсивно перемешивают раствор в баке, при этом визуально контролируют отсутствие воздушных пузырьков на внутренней и внешней поверхностях первичного преобразователя 6 и удаляют появившиеся пузырьки.

После установления в баке стабильной температуры регистрируют 8-10 значений выходного сигнала И градуируемого устройства и синхронных с ними значений температуры раствор Т при градуировке. Величина Т|. определяется посредством образцовой термометрической установки, состоящей из платинового термометра, например при ПТС-10 первого разряда, потенциометра, например, типа Р 348 и катушки сопротивления, например, типа Р 321 класса точности 0,01.

В начале и конце снятия синхронных отсчетов из градуировочного бака отбирают в подготовленные стеклянные сосуды 4 вместимостью 0,5 л с при- терными пробками две пробы раствора. С помощью солемера типа ГМ-65 определяют для каждой пробы значения R и То Осредняют эти значения по двумя пробам и значения синхронных отсчетов N и .

Образцовое значение относительной электрической проводимости К° рас- считьшают по результатам измерений R, Т, , используя соотношения

l+(Rr-l)(T-15) (120-Т(1,96- -0,019T)-R(50,67-0,215T-17,47RT.)j« MO -fj;(16)

R, ,:R,(R,5-l )(Tpp-15)D20-Trp( 1,96- -0,019Trp)-R,f(50,67-0,215T -17,47R)b « lO- j; (17)

-1

R :R ,р (6, 766097 -10 4-2,00564 -10 Т,р+

-t-1,104259-10 -Тгр-6 9 9 О + 1,0031 -10 Т),

(18)

395148

где R - сопротивление Т

1 - LJ j

PT-,PP - отношение R при темпера- g.туре Trp.

Используя полученные значения N и R, рассчитьшают значение коэффициента преобразования Л первичного преобразователя градуируемого устроЙ- jQ ства по соотношению (3). Находят коэффициенты а, и а характеристики преобразования ,+a,N относительной электрической проводимости R в выход- ной сигнал градуируемого устройства с по формулам

гг f

а. X а.. §1 W

20

(19)

-,.. .(20)

Форму ла изобретения

Способ, градуировки устройства для измерений электрической проводимости морской ВОДЬ с трансформаторным nepBii4HbiM преобразователем по авт.ев,

25 № 138324, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки за счет уменьшения погрешности от нестабильности сопротивлений контактов митатора витка воды, про2Q водник имитатора витка воды прюпуска- ют через отверстие трансформаторного первичного преобразователя, образуя на нем обмотку, число витков W кото- рой выбирают из соотношения

ронбакаянные ри- вора. предеRдвумя счетов

льной ас- ний ия

6- T.)j« (16)

,96- 7R)b (17)

1

1

3S 2 W Ent (),

L .B.wMKC g.ft.MoiKt.

где Ent - целая часть , заключенного в квадратные

скобки;

40

45

50

1

Т,р+

(18)

5F

г дд(.- максимальное значение сопротивления магазина сопротивления;

п - число точек градуировоч- ной характеристики;

г- минимальное значение со. в. мин

противления витка воды

соответствующее верхнему пределу измерений градзгн руемого устройства; г - максимальное значение со6.8. MHSkC

противления витка воды, соответствующее нижнему пределу измерений градуируемого устройства,

а коэффициенты а и Ь характеристики преобразования относительно электри- ческой проводимости в выходной сигл

нал увеличивают в W раз.

Изобретение предназначается для градуировки измерительных каналов относительной электрической проводи- морской воды с трансформаторным перви шым преобразователем и может быть использовано в аппаратуре для океанографических исследований. Цель изобретения - повышение точности градуировки достигается за счет уменьшения погрешности от нестабильности сопротивлений контактов имитатора витка воды. Для реализации способа собирают имитатор витка воды. Для этого проводник 15 с известным сопротивлением пропускают через калиброванное отверстие кварцевой труб- , ки 16 трансформаторного первичного преобразователя 6 градуируемого устройства 5, что проводник 5 образует на этом преобразователе обмотку, и замыкают проводник 15 на магазин сопротивления 17. Проводимость имитатора витка воды рассчитывают по соотношению, приведенному в формуле изобретения. 2 ил. i (Л с