Кондуктометр Советский патент 1989 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к кондуктометрам, и может быть использовано для решения широкого класса задач измерения удельной электропроводности жидкостей.

Целью изобретения является упрощение процесса градуировки и введение .температурной поправки в результаты кондуктометрических измерений.

На фиг.1 изображена блок-схема кондуктометра; на фиг.2 - эквивалентная схема датчика.

Кондуктометр содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, бесконтактный емкостный кондуктометрический датчик (БКД) 2, функциональный преобразователь (ЭД) 3, фазовый детектор

4 с регистратором 5. Последовательно соединенные генератор 1, БКД 2 и ФП 3 подключены к сигнальному входу базового детектора (ФД) 4, вход опор- ного сигнала которого подключен к выходу генератора 1, причем последний Имеет перестройку по частоте. ФП 3 сна бжен вторым входом и содержит интегратор 6, сумматор 7 и два потенциометра 8 и 9. Первым входом ФП 4 является вход интегратора 6, выход которого соединен с первым входом сумматора 7, Второй вход сумматора 7 соединен с подвижным контактом первого потенциометра 8, один неподвижный контакт которого является вторым входом ВД 4 и подключен к выходу генератора 1. Другой неподвиж

OQ

05 О СР

3148

ный контакт потенциометра 8 соединен г нулевой тиной. Выход сумматора 7 соединен с неподвижным контактом второго потенциометра 9, другой неподвижный контакт которого соединен с нулевой миной устройства, а подвижный контакт является выходом ФП 3.

Эквивалентная схема БКД 2 выполнена в виде параллельной FC-цепи с сопротивлением R 10 и емкостью С I1 и-последовательной емкости С1 12.

Кондектометр работает следующим образом.

Выходное напряжение на регистраторе равно

и( -К Ь (°

где т г - напряжение генератора 1; С г - емкость конденсатора в интеграторе 6;

К1 и коэффициенты передачи соответственно первого 8 и второго 9 потенциометров; C,(-ji) - эффективная емкость БКД 2.

г г г cV±ЈiCj±ЈllliV«-.l(2 ч )ЈЈ ,w

где С и С - параметры эквивалентной

схемы БКД 2;

-г - проводимость раствора, характеризуемая сопротивлением R эквивалентной схемы (фиг.2); Е - относительная диэлектрическая проницаемость исследуемой среды; Е0 - абсолютная диэлектрическая проницаемость; uj - частота генератора 1. При градуировке в БКД 2 запивают дистиллированную воду, проводимость которой не менее чем в 30 раз меньше проводимости эталонного раствора и может быть принята за нуль, и регулировкой первого потенциометра 8 добиваются нулевого показания регистратора 5, гри этом

v - CjiQl - г 1Г

С.,

(c.,+c)(V

(3)

Затем в ККД 2 заливают раствор, проводимость которого не менее чем в 30 раз превосходит проводимость -, эталонного раствора и может быть принята за бесконечность, и регулировкой второго потенциометра 9 добиваются максимального показания регистратора 5, при этом

1663

к Уг

« По СЭО)-С/0)

Lv GiG.1 | (J

где Пе - максимальное напряжение на

выходе регистратора. Затем в БКД 2 заливают эталонный раствор с известной проводимостью v, и регулировкой частоты ы генератора I добиваются показания регистратора 5, равного половине максимального 1т0/2, при этом

w Тс;%)«. (5)

В результате градуировки зависимость (1) с учетом соотношений (2) - (5) принимает вид

и(т) ,, bi.jhe.aio) . тт it/Jill.. (б)

(rCi(eo)C3(0) + (т/Г„)

что позволяет проградуировать шкалу регистратора в значениях относительной проводимости

г т,

GLZ7

Ч г - и

(7)

где Г - измереннное значение напряжения регистратора.

Таким образом, кондуктометр осуществляет сравнение проводимости исследуемого раствора с известной проводимостью ув эталонного раствора, причем шкала регистратора является

универсальной, т.е. не зависит от конструкции и геометрических размеров датчика 2, частоты генератора и проводимости раствора, принятого за эталон.

Как показывает расчет, относительная погрешность градуировки кондуктометра, связанная с тем, что на первом и втором этапах используются растворы с конечной проводимостью,

не превышает 1% в диапазоне проводи- мостей от 0,2-j-no 5 у0в диапазоне про- водим остей от 0,1 до 0, и от 5 j0 до 10 f0 и может быть уменьшена соответствующим выбором растворов.

Температурная, погрешность кондуктометра связана с зависимостью от температуры проводимости раствора и диэлектрической проницаемости воды, Эти зависимости могут быть записаны в виде

v r(T) - (Т0)(/(Т), Ј(Т) Ј(Te)(3(T), (8)

гдн Т0 - температура, при которой

производилась градуировка, °г:

Т - температура раствора в БКД

2 1ч

(Т) 1-Ю,02(Т-Т0) - температурный

коэффициент проводимости;/(т)1-0,01(Т-то) - температурный

коэффициент проницаемости.

Из формул (4) и (5) видно, что для компенсации температурной погрет ности, т.е. для того, чтобы при изменении температуры раствора в БКД 2 показания регистратора 5 оставалис постоянными, необходимо менять частоту генератора 1 по закону

W(T) Ы(ТФ) j& ы(Т„) 1 +

+ 0,03(T-T0)J.(9)

Формула изобретения

Кондуктометр, содержащий последовательно соединенные генератор, бесконтактный емкостный кондуктомет

рический датчик и функциональный преобразователь, а также фазовый детектор с регистратором, причем вход опорного сигнала фазового детектора подключен к выходу генератора, отличающийся тем, что, с целью упрощения градуировки и коррекции температурной погрешности, функциональный преобразователь снабжен вторым входом и содержит интегратор , сумматор и два потенциометра, причем первым входом функционального преобразователя является вход интегратора, выход которого соединен с подвижным контактом первого потенциометра, первый неподвижный контакт которого соединен с нулевой шиной кондуктометра, а второй является вторым входом функционального преобразователя и подсоединен к входу генератора, выход сумматора подключен к первому неподвижному контакту второго потенциометра, второй неподвижный контакт которого соединен с нулевой шиной кондуктометра, а неподвижный контакт является выходом Функционального преобразователя и подсоединен к сигнальному входу фазового детектора.

1

Изобретение относится к аналитическому приборостроению ,в частности, к устройствам кондуктометрии, и может быть использовано в целом ряде отраслей народного хозяйства для измерения удельной электропроводности жидкостей. Целью изобретения является упрощение процесса градуировки кондуктометра и введение температурной поправки, что реализуется с помощью дополнительных элементов, введенных в устройство. В кондуктометре, содержащем генератор, бесконтактный емкостный датчик, функциональный преобразователь, фазовый детектор и регистратор, функциональный преобразователь выполнен в виде интегратора, сумматора и двух регулирующих потенциометров - коррекции диапазона при градуировки и введения поправки. Последняя процедура реализуется путем перестройки частоты генератора. 2 ил.

Фиг. 2

Фаг.1