Устройство для измерения удельной электропроводности жидкости Советский патент 1990 года по МПК G01R27/02 

ел сд ю

го

Изобретение относится к гидрофизическим измерениям и может быть использовано, в частности, для измерения тонкой стратификации вод океана и для динамического измерения электропроводности жидкости. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается путем уменьшения погрешности, обусловленной изменением размеров, формы и места расположения окружающих датчики предметов в процессе эксплуатации. Устройство для измерения удельной электропроводности жидкости содержит индуктивные датчики 1 и 2, генератор 3, измерительные преобразователи 4 и 5, блок 6 вычитания и регистратор 7. Выполнение датчиков и блок-схема измерительного преобразователя приводится в описании изобретения. 3 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к гидрофизическим измерениям и может быть использовано в частности, для исследования тонкой стратификации вод океана и для динамических измерений электропроводности жидкостей.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности, обусловлен-ч ной изменением размеров, формы и места расположения окружающих датчики предметов в процессе эксплуатации.

На фиг.1 показана блок-схема устройства ; на фиг.2 - схема выполнения датчиков; на фиг. З - блок-схема измерительного преобразователя,

Устройство содержит индуктивные датчики 1 и 2, генератор 3, измерительные преобразователи 4 и 5, блок 6 вычитания и регистратор 7,.

При этом входы датчиков 1 и 2 соединены с выходом генератора 3, который соединен также с опорными входами измерительных преобразователей 4 и 5, сигнальные входы которых соединены с выходами датчиков, выходы измерительных преобразователей соединены с соответствующими входами блока 6 вычитания, выход которого соединен с входом регистратора 7.

Устройство работает следующим образом.

При погружении датчиков и 2 в исследуемый раствор образуются объемные витки, проводимости которых пропорциональны удельной проводимости , исследуемого раствора. Так как изме- { рительные преобразователи 4 и 5 измеряют обратную величину, то на их выходах появляются сигналы, пропорциональные сопротивлениям объемных витков.

Яв, Г + Г 7 R62. Г,П + Г2 ;

(1)

(2)

де Rg. ,R6 - сопротивления объемных витков первого и второго датчиков соответственно;

г;, - сопротивление внутренней части объемного витка датчика 1 ; г,п - сопротивление внутренней части датчика 2; т л сопротивление внешней части объемных- , витков датчиков.

Эти сигналы поступают на входы блока 6, на выходе которого сигнал будет пропорционален удельному сопротивлению объемных витков Rft RBi

, - г,(l-n) JJC, (l-n),(3)

H, -R.iгде р - удельное сопротивление исследуемой жидкости; С - геометрическая постоянная

кварцевой трубки датчика /1 . Сигнал, пропорциональный уделъ 5 ному сопротивлению исследуемого раствора, с выхода блока 6 подается на регистратор 7.

На фиг.2 показано выполнение датчиков. Датчики 1 и 2 помещены в

0 трубообразный кожух 8 из изоляционного материала, длина которого равна диаметру осреднения датчика. Кожух 8 разделен на две равные части перегородкой 9, выполненной из изоляционного материала. Кварцевые трубки 10 и 11 имеют различный внутренний диаметр. При погружении датчиков в исследуемый раствор образуются объемные витки, проходящие в датчи0 ке 1 через трубку 10 и полости 12 и 13, в датчике 2 - через трубку 11 и1 полости 14 и 15. Так как полости 12 и 13 равны по объему и форме полостям 14 и 15, то их сопротивления г±

5 в датчиках 1 и 2 равны. А внутренние сопротивления различны вследствие разных диаметров кварцевых трубок. Электрическое поле датчиков находится внутри кожуха 8 и, следователь0 но, окружающие предметы не влияют на выходной сигнал датчиков. Температурные изменения размеров полостей 12-15 одинаковы вследствие однородности материала и симметричности 5 конструкции. Следовательно, будут

одинаковы изменения сопротивления г2; а значит разность сопротивлений объемных витков не будет зависеть от температурных изменений сопротив- Q лений гг. Перегородка 9 может отсутствовать если датчики расположены сравнительно далеко друг от друга так так, чтобы электрическое поле одного датчика не влияло на другое и наобо- 5 рот. В этом случае сопротивление является общим для обоих датчиков и оно образуется полостями 12-15. В этом случае окружающие предметы могут находиться в полостях датчиков,

но так как сопротивление iv является общим, то и влияние этих предметов будет одинаковым на объемные витки датчиков. Любые изменения формы корпуса также не влияют на результаты измерения в силу того, что сопротивление г является общим.

На фиг.З показана блок-схема измерительного преобразователя. Дат- чик 1 подключен индикаторной обмоткой 16 к сигнальному входу измерительного преобразователя 4, на опорный вход которого подается напряжение U от генератора 3. Это же нал- ряжение поступает на генераторную обмотку 17 датчика 1. Измерительный преобразователь включает в себя усилитель 18 неравновесия, образцовую меру 19, синхронный детектор 20,-

регулятор 21, коммутатор 22, индуктивный трансформаторный делитель 23. Вхрд усилителя 18 неравновесия связан с индикаторной обмоткой 16 датчика 1 и токовым зажимом образцовой

меры 19, потенциальный зажим ко торой подсоединен к вторичной обмотке трансформаторного делителя 23. Выход усилителя 18 подсоединен к входу синхронного детектора 20, на опорный вход которого подается напряжение Ur от генератора 3. Выход синхронного детектора 20 соединен с входом регулятора 1 (в качестве которого может быть использован реверсивный счетчик), выход которого подсоединен к регулирующему входу коммутатора 22, в качестве которого может быть использован, например, набор аналоговых ключей управляемых кодом. На опорный вход коммутатора подается напряжение Ur от генератора 3. Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Выходной ток датчика 1В с индика- торной обмотки 16 подается на вход усилителя 18 неравновесия, куда также поступает эталонный ток 10 от образцовой меры 19. Разность этих токов усиливается усилителем 18 и пре- образуется на выходе в напряжение, которое подается на сигнальный вход синхронного детектора 20, с выхода

5 0

5

о

g

0

которого сигнал (например, в виде импульсов) подается на регулятор 21, который управляет коммутатором 22, подключая необходимое количество витков первичной обмотки трансформаторного делителя 23 к генератору, приводя тем самым схему в равновесие, при котором I6 J0. Чем больше сопротивление объемного витка, тем меньше выходной ток I в датчике 1, а значит эталонный ток 10 должен быть также уменьшен. Для этого необходимо увеличить количество витков первичной обмотки трансформаторного делители 23 (уменьшить коэффициент трансформации). Количество витков, на которое подается напряжение, будет, пропорционально выходному сигналу (коду) регулятора 21. Этот сигнал и является выходным для данного измерительного преобразователя.

Формула изобретения

Устройство для измерения удельной электропроводности жидкости, содержащее генератор, два индуктивных датчика, блок вычитания, измерительный преобразователь, опорный вход которого соединен с генератором, регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения погрешности измерения, обусловленной изменением размеров, формы и места расположения окружающих датчики предметов в процессе эксплуатации, в него введен второй измерительный преобразователь, причем сигнальный вход каждого измерительного преобразователя соединен с выходом соответствующего датчика, а опорный вход - с генератором, а выход - с соответствующим входом блока вычитания, выход которого соединен с входом регистратора, при этом измерительные преобразователи выполнены так, что их выходные сигналы обратно пропорциональны входным, а датчики выполнены так, что имеют одинаковые сопротивления внешних частей объемных витков и разные сопротивления внутренних частей.

Л