Кондуктометр Советский патент 1991 года по МПК G01N27/02 

трансформаторы. Причем обмотка трансформатора 2 возбуждения подключена к генератору 9, обмотки измерительного трансформатора 3 - к входу аналого-цифрового преобразователя 10, выход которого соединен с входом вычислительного устройства 11. В цепь дополнительной обмотки включен образцовый резистор 12, последовательно соединенный с ключом 13, второй и третий электроды 6 и 7 соответственно подключены к металлическому разомкнутому проводнику через переключатель 14. Блок 15 управления обеспечивает синхронизированную работу ключа, переключателя и аналого-цифрового преобразователя.

Устройство электропроводности жидкой среды происходит в три такта.

Блок 15 управления обеспечивает синхронизированную работу ключа 13, переключателя 14 и аналого-цифрового преобразователя 10. Генератор 9 подает сигнал на трансформатор 2 возбуждения, который индуцирует ЭДС в витке воды, а с измерительного трансформатора 3 снимается сигнал, пропорциональный электропроводности воды. В первом такте измерения блок 15 управления,посредством сигнала синхронизирования ключ 13 размыкает, а переключатель 14 замыкает на электрод 7 (верхнее положение). Измеряется электропроводность столба жидкости, заключенного между первым и вторым электродами 6 и 7. Измеряемый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 10, а с него измеренная величина в цифровом виде поступает не вычислительное устройство 11, т.е. получается следующая зависимость1

Уз а + Ь+ а, Ki,(1)

где Уз - измеренное напряжение, соответствующее проводимости столба жидкости между электродами 6 и 7;

а и b - коэффициенты функции преобразования всего измерительного канала:

Ki - коэффициент, зависящий от площади поперечного сечения диэлектрического канала и расстояния между электродами 6 и 7;

7|- удельная электропроводность жидкой среды.

В следующем такте ключ 13 посредством блока 15 управления замкнут и переключатель 14 замкнут на второй электрод 7 (верхнее положение).

Измеряется электропроводность столба жидкости, заключенного между первым и вторым электродами 6 и 7 и контура с образцовым резистором 12 и ключом 13. Сигнал аналогичным образом поступает на аналого-цифровой преобразователь 10, а затем и вычислительное устройство 11.

Получается следующая зависимость

Ua а + b (Ki 01 + сгобр), (2) где U2 - измеренное напряжение, соответствующее суммарной проводимости столба жидкости между электродами 6 и 7 и контуром с образцовым резистором 12 и ключом 13;

7обр - образцовая проводимость, обратно пропорциональная сопротивлению образцового резистора 12 и сопротивлению ключа 13, соединенных последовательно.

В последнем такте переключатель 14 замкнут на электрод 9 (нижнее положение), а ключ 13 разомкнут. Измеряем электропроводность столба жидкости, заключенно- го между электродами б и 8. Получаем следующую зависимость:

Уз а + b en Г2

(3)

где Уз измеренное напряжение, соответствующее проводимости столба жидкости между электродами 6 и 8;

К2 коэффициент, зависящий от площади поперечного сечения диэлектрического ка- нала и расстояния между электродами 6 и 8. По полученным данным определим удельную электропроводность жидкой среды, выраженной зависимостью

30

а

Ui -Уз Ki-K2 U2-Ui

Из последнего выражения видно, что точность измерения удельной электропро5 водности не зависит от стабильности параметров электронных блоков: генератора, аналого-цифрового преобразователя, а определяется только стабильностью образцового резистора 12 и геометрических постоянных Ki и К2.

При разработке конструкции трансформаторного датчика следует учитывать погрешность, вносимую емкостью двойного слоя на границе раздела электрод - жид5 кость.

Задавшись величиной погрешности, можно определить конструктивные параметры трансформаторного датчика. Например, это можно сделать следующим

0 образом. Задавшись площадью электродов 5эл и зная удельную емкость двойного слоя Суд для выбранного материала электродов, можно определить его импеданс

52лт--5элСуд.

Коэффициент 2 появляется из-за того, что надо учитывать влияние емкостей двойного слоя на двух электродах.

Предположим, задавшись 5Эл 10 см

i

емкостью двойного слоя Суд -20 мкф/см и частотой 10 кГц, получим Z 0,159 Ом.

Если задать, что погрешность, обусловленная емкостью двойного слоя, не должна превышать 0,025%, то сопротивление столбика воды в трубке не должно быть меньше, чем Rb 636,6 Ом. Отсюда можно определить геометрическую постоянную, при этом берут наибольшую удельную проводимость, например 5,5 Сим/м:

кгде I - длина трубки;

S - площадь внутреннего сечения.

Так,при длине трубки I 5 см, диаметр внутреннего сечения должен быть Ь 3,9 мм. i

Формула изобретения

1. Кондуктометр, содержащий трансформаторный датчик электропроводности с трансформаторами возбуждения и измерения, дополнительной обмоткой, в цепь которой включен образцовый резистор, последовательно соединенный с ключом, вычислительное устройство и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключа, и вычислительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений,

диэлектрический канал трансформаторного датчика выполнен в виде двух соосных трубок, размещенных в одном корпусе с зазором одна относительно другой, транс5 форматоры возбуждения и измерения расположены на одной трубке, при этом на внешних концах соосных трубок установлены первый и второй полусферический электроды с центром в точке пересечения оси

10 трубок с плоскостями их внешних срезов, а в зазоре между трубками размещен третий полусферический электрод с центром в точке пересечения оси трубок с второй плоскостью среза трубки, на которой

15 расположены трансформаторы, причем обмотка трансформатора возбуждения подключена к генератору, обмотка измерительного трансформатора - к входу аналого- цифрового преобразователя, выход

20 которого соединен с входом вычислительного устройства, а третий полусферический электрод соединен с общей клеммой переключателя, две другие клеммы которого подключены к оставшимся первому и второму

25 полусферическим электродам, а управляющий вход к блоку управления, выход блока управления подключен к входу аналого- цифрового преобразователя.

2. Кондуктометр по п. 1, о т л и ч а ю 30 щ и и с я тем, что с целью обеспечения . работы в потоке жидкости, сферические электроды выполнены сетчатыми.

1/

Изобретение относится к области измерительной техники. Целью изобретения является повышение точности измерений. Кондуктометр содержит трансформаторный датчик электропроводности с трансформаторами возбуждения и измерения, дополнительной обмоткой, в цепь которой включен образцовый резистор, последовательно соединенный с ключом, вычислительное устройство и блок управления, выход которого подключены к управляющим входам ключа и вычислительного устройства. Диэлектрический канал трансформаторного датчика выполнен в виде двух соосных трубок, нахоИзобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для определения электропроводности, по которой судят о концентрации раствора жидкой среды. Цель изобретения - повышение точности измерения. На фиг. 1 представлен разработанный кондуктометр; на фиг. 2 - трансформаторный датчик электропроводности. В корпусе 1 размещены трансформатор возбуждения 2, измерительный трансфордящихся в одном корпусе на расстоянии друг от друга. Трансформаторы возбуждения и измерительный находятся на одной трубке. На внешних концах трубок размещены первый и второй полусферические электроды с центром в точке пересечения оси трубок с плоскостями внешних срезов, а в зазоре между трубками находится третий полусферический электрод с центром в точке пересечения оси трубок с второй плоскостью среза трубки На трубке расположе- ны трансформаторы, причем обмотка трансформатора возбуждения подключена к генератору, обмотка измерительного трансформатора - к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом вычислительного устройства Третий полусферический электрод соединен с общей клеммой переключателя, две другие клеммы которого подключены к первому и второму полусферическим электродам, а управляющий вход к блоку управления. Для обеспечения работоспособности кондуктометра в потоке жидкости полусферические электроды выполнены сетчатыми 1 з.п. ф-лы, 2 ил. матор 3, они находятся на первой трубке 4, соосно с ней расположена вторая трубка 5. На внешнем конце первой трубки расположен первый электрод 6, на внешнем конце другой трубки - второй электрод 7 Оба электрода имеют форму полусфер с центром в точке пересечения оси трубок с плоскостями их внешних срезов В зазоре между трубками находится третий полусферический электрод 8 с центром в точке пересечения оси трубок со второй плоскостью среза первой, на которой расположены (/) С о ел о 00 ю

Фиг 2