Устройство для измерения электропроводности жидкостей Советский патент 1989 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано в океанологических исследованиях, в частности для изучения внутренних волн.

Цель изобретения - повьшение точ ности измерений путем уменьшения методической погрешности..

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения электропроводности морской воды с двумя отрезками однопроводной линии передачи (ОЛП); на фиг.2 - структурная схема фазометрического устройства регистрации с двухпозиционным переключателем.

Устройство для измерения электропроводности жидкостей содержит двух- полюсньШ первичный преобразователь 1, генератор 2 синусоидального напряжения, фазометрическое устройство 3 регистрации.

Дв гхполюсный первичный преобразователь 1 выполнен из отрезков 4 и 5 ОЛП, подключаемых к клеммам 6 двухполюсника через двухпозиционный пе- )реключатель 7. Отрезки 4 и 5 ОЛП имеют неравное замедление распространения волны за счет конструктивного исполнения проводника и изолирующего слоя или отклонений, вызванных технологическими неоднородностями. В качестве ОЛП возможно использование изолированных проводников. Для повышения разрешающей способности выполняют ОЛП 4 и 5 в виде линии задержки. Для этого можно использовать выпускаемые промьшшенностью, например, спиральные кабели без внешнего проводника или проводники с ферритовым диэлектрическим покрытием.

Двухпозиционный переключатель 7 предназначен для раздельного подключения ОЛП 4 и 5 к клеммам 6 двухпосл ю

о

4::

Ю

люсника. В качестве двухпозиционно- го переключателя 7 могут быть использованы поляризованные реле или шаговые искатели (малогабаритные).

ОЛП 4 и 5 первичного преобразователя 1 подключены к неподвижным контактам переключателя 7, образуя V-об- разную петлю до заданной глубины измерения. Расстояние между ветвями этой петли должно быть как можно меньшим, но не менее глубины проникновения волны в среде, т.е. исключающее взаимное влияние между ветвями. Например, для морской воды с проводимостью G м 10 Сим/м при частоте СО 10 рад/с глубина проникновения О О,1 м.

Генератор 2 предназначен для формирования синусоидального сигнала. Поскольку измеряемый параметр - коэффициент фазы - прямо пропорционален угловой частоте сигнала в ОЛП, целесообразно использовать ВЧ-гене- ратор, хотя повьшение точности измерений достигается в любом диапазоне частот. Верхний предел частоты генератора определяется полосой пропускания ОЛП. Выход генератора 2 согласован на волновое сопротивление первичного преобразователя 1.

Выход генератора 2 соединен с опорным входом фазометрического устройства 3 регистрации и через двухполюсный первичный преобразователь 1 - с измерительным входом фазометрического устройства 3 регистрации. Фазометрическое устройство 3 регистрации выполняет функции измерения разности фаз сигналов на входе и выходе первичного преобразователя 1, преобразования выходного аналогового сигнала в код (если в измерителе разности фаз это не предусмотрено) , управления двухпозиционным переключателем 7, запоминания кодов в режиме калибровки и измерения, вычисления результируюдей электропроводности и ее регистрации.

Фазометрическое устройство 3 с подключаемым к нему двухпозиционным переключателем может быть выполнено, например, по схеме, приведенной на фиг.2. Устройство 3 содержит изме ри- тель 8 разности фаз, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, микро- ЭВМ 10 и регистратор 11. Информащюн- ньш вход измерителя 8 разности фаз соединен с входом АЦП 9, выход кото10

15

20

25

1520427

рого соединен с входом микроЭВМ 10. Выход микроэвм 10 подключен к регистратору 11, а его управляющий выход - на управляющий вход двухпозиционно- го переключателя 7.

В качестве измерителя 8 разности фаз может быть использован стандартный измеритель. Для ограничения амплитуды сигнала, поступающего на опорный вход измерителя 8 от генератора 2, можно использовать аттенюа-. тор, входящий в комплект стандартного измерителя.

АЦП 9 преобразует аналоговый сигнал с выхода измерителя 8 в цифровой код и может быть выполнен, например, на микросхеме.

Микроэвм 10 вьтолняет функции запоминающего устройства, осуществляет операции вычитания, управления и вывода инфо|Ьмации на регистратор 11. Микроэвм 10 может быть реализована, например, на основе микропроцессорного набора, можно применить также любую управляющую микроЭВМ.

Регистратор 11 предназначен для регистрации измеряемой электропроводности . Регистратор может быть выполнен, например, на газоразрядных матричных индикаторах. Кроме того, для документирования информации можно осуществлять ее вывод, например, на магнитный накопитель.

Двухполюсный первичньй преобразователь 1 может быть вьтолнен с числом ОЛП более двух, имеющих разную величину замедления. В этом случае пе-1 реключатель 7 имеет число позиций, равное числу ОЛП.

Устройство работает следующим образом..

Генератор 2 сигналов (фиг. 1) вырабатывает синусоидальное напряжение, которое поступает на опорный вход измерителя 8 разнс сти фаз (фиг.2) и на первый полюс первичного преобразователя 1. При этом двух- позиционный переключатель 7, управляемый с микроэвм 10, подключает к полюсам первичного преобразователя 1 одну из ОЛП. Электропроводность жидкости, в которую помещен первичный преобразователь 1, воздействует на изменение фазы в первичном преобразователе 1. Измеритель 8 разности фаз осуществляет измерение разности фаз 1 между полюсами преобразователя 1, обусловленной изменением ко

30

35

40

45

50

55

5

эффициента между фазами сигнала tff. от генератора 2 и сигнала ср,, с выхода первичного преобразователя 1

q; tfr .

Сигналы с выхода измерителя 8 поступают в АЦП 9, где сдвиг по .фазе преобразуется в код, затем в микро

ЭВМ 10 из АЦП 9 поступает сигнал готовности, и микроэвм осуществляет считывание кода АЦП 9. После окончания цикла преобразования с управляющего вькода микроэвм 10 поступает сигнал управления на управляющий вхо двухпозиционного переключателя 7,подключая другую ОЛП к измерительной схеме, и процесс измерения повторяется .

Значение электропроводности определяется фазометрическим устройством 3 регистрации (микроЭВМ 10) по среднему значению сдвига фазы, измеренному для разных ОЛП.

Устройство работает в режиме калибровки и режиме измерения. В режиме калибровки первичньй преобразователь 1 помещают в среду с электропроводностью, контролируемой образцовым измерителем электропроводности При этом осуществляют измерение разности фаз на частоте (J сигнала генератора. Значения фц преобразуются в код и запоминаются в преобразователе информации,

В режиме измерения первичный преобразователь помещают в исследуемую среду. При изменении электр.опровод- ности среды, в.которую помещен первичный преобразователь 1, в подклю- чаемой ОЛП будет.изменяться фазовый сдвиг (f сигнала той же частоты о .

Изменение электропроводности среды приведет к изменению фазового

276

сдвига сигнала, поступающего на измерительный вход устройства 3. Величина (,1 измеряется измерителем 8, преоГфазуется в код и запоминается в микроэвм 10, где определяется разность (приращение) между (| цИ (f, :

tf h - V...

Приращение &( несет информацию об изменении интегральной характеристики электропроводности среды, примыкающей к первичному преобразователю 1 . Если интегральная характеристика электропроводности увеличивается, то й., если уменьшается, то йф 0. Результаты определения ЛЦ поступают в микроЭВМ 10 и затем в регистратор 11.

I Формула изобретения

Устройство для измерения электропроводности жидкостей, содержащее генератор синусоидального напряжения, двухполюсный первичный преобразователь, фазометрическое устройство регистрации, опорный вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а сигнальный вход соединен с выходом генератора синусоидального напряжения через двухполюсный первичньй преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности измерений путем уменьшения методической погрешности, первичный преоб-. разователь выполнен в виде двух отрезков однопроводной линии передачи с разными замедлениями, подсоединенных к клеммам двухполюсника через двухпозиционный переключатель.

Puz.l

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в океанологических исследованиях, в частности для изучения внутренних волн. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит первичный преобразователь, выполненный из отрезков однопроводной линии передачи с разным замедлением. Посредством переключателя они подключаются поочередно к генератору сигналов и фазометрическому устройству регистрации. Опорный вход фазометрического устройства регистрации соединен с выходом генератора. 2 ил.

От венератори2

fue, 2