Автогенераторный преобразователь дистанционного кондуктометра Советский патент 1991 года по МПК G01N27/02 

1

(21)4604003/25

(22)09.11.83

(46) 15.03.91. Бюл. № 10

(71)Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева

(72)В. Я. Купер, С. А. Нечаев, М Г. Рубцов Е. И. Татаренко и В. Д. Смирнов (53)543.25(088.8)

(56)Принцип построения технических средств исследования океана. /Под ред В. С. Ястребова. М ; Наука, 1982, с. 39 40

Авторское свидетельство СССР М; 1492259,кл G 01 N 27/02 26 01 87

(54) АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗО ВАТЕЛЬ ДИСТАНЦИОННОГО КОНДУКГО МЕТРА

(57)Изобретение относится к средствам кондуктометрии и может быть использовано при дистанционных измерениях концентрации растворов электролитов в частности морской воды. Цель и юбретения - повыше ние точности автогенераторного преобра зователя дистанционного кондуктометра Автогенераторный преобразователь содержит блок сравнения двухполярный стабилизатор напряжения, источник тока, конденсатор, четырехэлектродную кондуктометрическую ячейку три повторителя напряжения и резистор, причем вход двухпо- лярного стабилизатора напряжения соединен с выходом блока сравнения, а выход с входом источника тока, один потенциальный электрод ячейки соединен с входом первого повторителя напряжения вькод которого подключен ко второму входу двухполярного стабилизатора напряжения, вюрои потенциальный электрод соединен с инвертирующим входом блока срагжения неинвертирующии вход которого соединен с выходом двухполчрного стабилизатора напряжения. РХПД второго повторителя напря женин соединен с выходом источника тока и одной из обклпдок конденсатора а его пыход с выводом резистора второй вывод которого подключен к входу третьего повторителя выход которого соединен с второй обкладкой конденсатора и первому токочо- му эпектроду кондукюмемрической ячейки второй токовый электрод которой соединен с шиной схемы Изобретение по зволяет повысить точность измерений удельной электропроводности при дистанционных измерениях за счет применения четырехэлектродной ячейки и передачи информации в виде ЧМ-сигнала 1 ил

сл С

о со сл

о

CJ

Изобретение относится к кондуктомпт рии и можем Оы1ь испия ьзивано при дне танционных измерениях концентрации растворов электролитов в частности мор ской воды.

Цель изобретения повышение точно сти измерений

На чертеже изображена блок с/ема предлагаемого преобразователя

Преобразователь содержит четырех- электродную кондуктометрическую ячейку 1

с двумя токовыми 2 и 3 и двумя потенциальными 4 и 5 электродами блок 6 сравнения двухполярный стабилизатор 1 напряжения источник 8 тока конденсатор 9 резистор 10 и повторители 11-13 напряжения Выход блока б сравнения подключен к двухполяр ному стабилизатору 7 напряжения ко второму входу которого через повторитель 11 напряжения подключен потенциальный электрод 4 Выход двухполярного стабили затора 7 илпря +-ени« соединен со входом

источника 8 тока и неинвертирующим входом блока 6 сравнения и является выходом преобразователя. Выход источника 8 тока соединен со входом повторителя 12 напряжения и одной из обкладок конденсатора 9. Выход повторителя 12 напряжения подключен к выводу резистора 10, второй вывод которого соединен с первым токовым электроде 1 2 и повторителя 13 напряжения, а выход повторителя 13 напряжения соединен со второй обкладкой конденсатора 9, Второй токовый электрод 3 соединен с общей шиной схемы, а потенциальный электрод 5 - с инвертирующим входом блока 6 сравнения. Преобразователь соединен с измерительной аппаратурой двухпроводной линией.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении схемы и погружении кондуктометрической ячейки 1 в исследуемую среду в начальный момент на выходе блока 6 сравнения устанавливается либо положительное, либо отрицательное напряжение U, которое стабилизируется двухпо- ллрным стабилизатором 7 напряжения, причем напряжение на его выходе относительно общей шины схемы будет равно

UcT° UcHU40,(1)

где UCT - напряжение стабилизации двухпо- лярного стабилизатора 7;

the напрл.т.ение между потенциальным электродом 4 и общей шиной.

Источник 8 тока выдает ток. соответствующий по полярности напряжению с выхода двухполярного стабилизатора 7 напряжения. Конденсатор 9 заряжается и напряжение на нем изменяется в соответствии с выражением

Uc ,(2)

где I - ток источника 8 тока;

t - время заряда;

С - емкость конденсатора 9

Поскольку напряжение на обкладках конденсатора 9 и на резисторе 10 за счет подключения повторителей 12 и 13 напряжения раввны, то через нею потечет ток, равный

|R- |R С R

(3)

где IR - ток через резистор 10;

R -- сопротивление резистора 10.

Этот же ток протекает и через кондукто- :.;стр;1чсску;о ячейку 1. Таким образом, напряжение на потенциальном электроде 5 относительно общей шины будет равно

USD-- 75 () , (4)

0

где R-15 - сопротивление участка исследуемой жидкости между электродами 4 и 5;

R43 - сопротивление исследуемой жидкости между электродами 4 и 3:

Zs комплексное сопротивление двойного слоя электрода 3.

На второй вход двухполярного стабилизатора 7 напряжения через повторитель 11 напряжения подано напряженнее потенциального электрода 4, равное I t

U™ Ј-г ().(5)

Напряжение на выходе двухполярного стабилизатора 7 относительно общей шины 5 с учетом (1) будет равно

U ст° Uc

4 СГ

(R-13 ( Z3) , (6)

5

0

Как только напряжение Uso на инвертирующем входе блока (6) сравнения станет 0 рапным напряжению 1)гт° на неинвертирующем входе, то напряжение на выходе блока 6 сравнения изменится на противоположное и процесс повторится вноаь.

Таким образом, с учетом (4) и (G) следует, что

(7)

.-%:

R/I5

Если через К обозначить геометрическую постоянную ячейки и учесть что проводимость равна 1/R то выражение (7) примет вид

UCT С R К

t

G

(8)

где G- удельная электропроводность исследуемой жидкости.

Так как полный период колебаний определяется изменением напряжения от -UCT° до Ucr° и обратно, то полный период колебаний равен .

Период выходного сигнала с преобразователя равен

Л ис

С R К

G

(9)

45

или,обозначив

А -

С R

получим

Т А G

Из последнего выражения следует, что период выходного сигнала прямо пропорционален электропроводности жидкости и не зависит от сопротивлений емкостей двойных слоев всех электродов и их загрязнения.

Формула изобретения Автогенераторным преобразователь дистанционного кондуктометра, содержащий блок сравнения, двухгюлярный стабилиза

тор напряжения, выход которого является выходом преобразователя, источник тока, конденсатор, кондуктометрическую ячейку с двумя токовыми электродами, один из которых соединен с общей шиной преобразователя и одним потенциальным электродом, причем первый вход двухполярного стабилизатора напряжения соединен с выходом блока сравнения, а выход - с входом источника тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены три повторителя напряжения и резистор, а кондуктометрическая ячейка выполнена с двумя токовыми и двумя потенциальными электродами, причем один потенциальный электрод соединен с входом

0

первого повторителя напряжения, выход которого подключен к второму входу двухполярного стабилизатора напряжения, второй потенциальный электрод соединен с инвертирующим входом блока сравнения, неинвертирующий вход которого соединен с выходом двухполярного стабилизатора напряжения, вход второго повторителя напряжения соединен с выходом источника тока и одной из обкладок конденсатора, а его выход - с первым выводом резистора, второй вывод которого подключен к первому токовому электроду кондукто- метрической ячейки и к входу третьего повторителя, выход которого соединен с другой обкладкой конденсатора.