Устройство для измерения активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки Советский патент 1991 года по МПК G01N27/22 

Устройство работает следующим образом.

С генератора 6 гармонических колебаний получают синусоидальное переменное напряжение 1Л средних звуковых, частот

Ur Um sinwr, где Dm - амплитуда напряжения;

о 2л f угловая частота напряжения;

f - частота напряжения;

Т - период колебаний;

т - время.

Через цепь, состоящую из последовательно соединенных генератора переменного напряжения 6, постоянного активного сопротивления 9, переменного активного сопротивления 8 и контактной кондуктомет- рической ячейки 7 с исследуемым раствором электролита, протекает ток, величина которого равна

Umsln(tur + V).

I

IRi +R2 +Z«I где Ri - сопротивление постоянного активного резистора 9;

R2 - сопротивление переменного активного резистора 8;

2Я - импеданс ячейки с исследуемым раствором электролита;

ty- угол сдвига фаз между напряжением и током этой цепи.

Падение напряжения на постоянном активном сопротивлении 9 равно

URi-lRi,R mR2R;Za,sln().

Падение напряжения на переменном активном сопротивлении 8 равно

UR2 IR2TWT I7rs.n(Wr).

Падение напряжения на контактной кондук- тометрической ячейке 7 с исследуемым раствором электролита равно

ц, т 7Urn я

Uz -IZ IRi+R2+Z,l X

х sin (сот ),

где (f - угол сдвига фаз между током через ячейку и падение напряжения на ней.

На выходе формирователя импульсов 5 формируется периодическое прямоугольное напряжение, фаза которого совпадает с фазой падения напряжения на постоянном активном сопротивлении 9, при этом в один полупериод падения напряжения на этом сопротивлении на выходе формирователя импульсов 5 формируется сигнал, равный логической 1, а в другой полупериод этого падения напряжения - сигнал логического

0. Это периодические напряжение поступает на счетный вход триггера 1. который делит частоту поступившего на его счетный вход напряжения на 2. При этом на прямом

выходе триггера 1 присутствует периодическое прямоугольное напряжение длительность полупериода которого равна периоду поступившего на его вход напряжения

Когда на прямом выходе триггера 1 по0 является напряжение, равное логической 1 и на выходе формирователя импульсов 5 также присутствует сигнал логической 1, на выходе логической схемы И 4 появляется сигнал логической 1, который открывает

5 ключ 11. При этом на первый инвертирующий вход первого интегратора поступает падение напряжения с переменного активного резистора 8. Пределы интегрирования определяются длительностью одного пол0 упериода падения напряжения на постоянном активном сопротивлении 9, когда открыт ключ 11. Выходное напряжение первого интегратора к моменту закрытия ключа 11 равно

5U n-ljHHT.i

х

RnCi6 ,/, I Ri +R2 +Z«I

х sin (шт

0

5

0

5

0

5

-21

V y) d t т UmR2

Rl3Ci6 I Ri +R2 +Z« I

В конце каждою полупериода падения напряжения постоянном активном сопротивлении 9 формирователе импульса 17 обеспечивает получение выходного кратковременного импупьса заданной длительности, который поступает на управляющии вход запоминающей ячейки 18. и содерж.1 мое первого интегратора 12 в конце первого полупериода падения напряжения на постоянном активном сопротивлении 9 записывается в блок 18.

В другой полупериод падения напряжения на активном постоянном сопротивлении 9 на прямом выхо,о триггера 1 присутствует еще сигнал логической 1, а на выходе формирователя импульсов 5 появляется сигнал логического 0. Так как выход формирователя импульсов 5 соединен с первым входом логической схемы И 3 через инвертор 2, а на другой ее вход поступает сигнал с прямого выхода триггера 1, на выходе логической схемы И 3 во второй полупериод падения напряжения на активном сопротивлении 9 появляется сигнал логической 1, который открывает ключ 10. При этом первый инвертирующий вход первого интегратора 12 оказывается подключенным к кондуктометрической ячейке 7, поэтому в течение другого полупериода

падения напряжения на активном сопротивлении 9, пока открыт ключ 10, происходит интегрирование падения напряжения на кондуктометрической ячейке При этом одновременно на второй инвертирующий вход первого интегратооа 12 поступает сигнал с выхода запоминающего блока 18, я на третий его инвертирующий вход поступает напряжение с выхода второго интегратора 19. В результате интегрирования этих трех напряжений первым интегратором 12 к концу второго полупериода напряжения на его выходе появляется напряжение

U nlHHT 1 1

, i. Л - U:, , 7

Iг Um -я

п i

х sin ((i)T + t/ -9) d tor , 2 JT -;/,

Гм

- JU|n 1

K;4 Ыб д - /

x d о т - -к-V- х Ri5 Ci6

ъ--X

Изо С21

2Я -гр

X id (ПТ } d (ОТ

я - р При выполнении условия

1

Rl4 Cie 1

получают

X

1

COS Ф 5pr- X

RiaCie

x

--4R2 Z,cosp).

I Ri +R2 4- Za I

В конце второго такта формирователь импульсов 17 заданной дпительности вырабатывает вновь сигнал на управляющий вход запоминающего блока 18 и содержимое первого интегратора запоминается этим блоком. При этом выходное напряжение блока 18 контролируется по измерительному блоку 22. Изменяя величину переменного сопротивления 8, добиваются равенства амплитуды этого напряжения нулю, Это происходит в том случае, если выполняется соотношение

Ri3 Cie ..2 Um

X

I Ri +R2 + ZBI

( R2 - 2Я cos /) 0

или R2 - ZflCosy 0.

Так как Z«cos f Rq, то равенство нулю 10 напряжения с блока 18 будет в том случае, если будет выполнено соотношение R2 R«

Из этого уравнения видно, что если произвести отсчет сопротивления ячейки по ве- 15 личине сопротивления переменного резистора 8, то результат измерения при выполнении рассмотренных выше условий будет свободен от влияния реактивной составляющей. 20

Формула изобретения

Устройство для измерения активной составляющей сопротивления контактной

25 кондуктометрической ячейки, содержащее измерительный блок, генератор переменного напряжения, первый выход которого соединен с первой клеммой для подключения кондуктометрической ячейки и информаци30 онным входом первого ключа, второй выход генератора переменного напряжения через последовательно соединенные постоянное и переменное активное сопротивление соединен с второй клеммой для подключения

35 кондуктометрической ячейки и общей шиной, вторые выводы постоянного и переменного активных сопротивлений соединены с информационным входом второго ключа и первым входом первого формирователя им40 пульсов, выходы первого и второго ключей соединены с первым входом первого интегратора, управляющие входы первого и второго ключей соединены с выходами, соответственно, первого и второго элемен45 тов И, первый вход первого элемента И через элемент НЕ соединен с первым входом второго элемента И, выходом первого формирователя импульсов и входом триггера, прямой выход которого соединен с вторыми

50 входами первого и второго элементов И. при этом второй вход первого формирователя импульсов соединен с вторым выходом генератора переменного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения

55 точности измерения, в него введены запоминающий блок, второй интегратор и второй формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход - с управляющим входом запоминающего блока,

информационный вход которого соединен с выходом первого интегратора, выход запоминающего блока соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с

вторым входом первого интегратора, при этом измерительный блок включен между выходом запоминающего блока и третьим входом первого интегратора.

Изобретение относится к электрплими ческому анализу и может быть применено для контроля технологических растворов, применяемых в химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерения активной составляющей сопротивления контактной кондуктометри- ческой ячейки Повышение точности достигается за счет охвата отрицательной обратной связью интеграторов и обработкой в два этапа результата измерения. УстИзобретение относится к электрохимическому анализу и может быть применено для автоматического контроля технологических растворов в химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерения. На чертеже показана функциональная схема устройства. Устройство содержит триггер 1, инвертор 2, две двухвходных логических схемы И 3 и 4, формирователь импульсов 5, генераройство содержит триггер 1, инвертор 2. две двухвходовые логические схемы И 3, 4. формирователь 5 импульсов прямоугольной формы, генератор 6 переменного напряжения, контактную кондуктометрическую ячейку 7. переменное активное сопротивле ние 8. постоянное активное сопротивление 9, ключи 10 и 11, два интегратора 12 и 19 формирователь импульсов заданной длительности 17, запоминающий блок 18 Об активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки судят по величине последовательно включенного с ней сопротивления переменного резистора, величину которого устанавлива ют из условия равенства интегральных значений падении напряжений на .этом сопротивлении и ячейке, сформированных, последовательно за первый и второй полупериоды падения напряжения на постоянном активном сопротивлении, которое последовательно включено с кондуктометрической ячейкой, переменным активным сопротивлением и генератором переменного напряжения 1 ил тор переменного напряжения 6. контактную кондуктометрическую ячейку 7, переменное активное сопротивление 8, постоянное активное сопротивление 9, ключи 10 и 11, первый интегратор 12, содержащий масштабирующие резисторы 13, 14, 15 (Rn, Ri4. Ris) и интегрирующий конденсатор 16 (Cie) формирователь импульсов 17, запоминающий блок 18, второй интегратор 19 с масштабирующим резистором 20 (R2o) и интегрирующей емкостью 21 (C2i). а также измерительный блок 22. О сл iЈ и

т:j