Устройство для градуировки первичных измерительных преобразователей удельной электрической проводимости Советский патент 1991 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для градуировки и поверки электродных первичных измерительных преобразователей удельной электрической проводимости, применяемых в химической промышленности, в исследованиях турбулентных потоков и морской кондуктометрии.

Известен способ градуировки преобразователей пульсаций удельной электрической проводимости с помощью динамического эквивалента. Данный способ основан на периодическом введении в чувствительную зону преобразователя твердого тела, удельная электрическая проводимость которого отличается от удельной электрической проводимости среды, а по амплитуде и частоте сигнала реакции преобразователя судят о его градуированной характеристике.

Градуировка по этому способу позволяет получить амплитудные частотные характеристики только преобразовательного элемента - средства измерений удельной электрической проводимости, а не его чувствительного элемента, которым является первичный измерительный преобразователь удельной электрической проводимости.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для градуировки первичных измерительных преобразователей удельной электрической проводимости (ПП УЭП), содержащее термостат, помещенный в термостат вертикальный цилиндрический резервуар, механизм перемещения ПП УЭП

О

: ос х к:

и помещенную в вертикальный цилиндри- него объема 3 проводящей среды, причем ческий резервуар проводящую среду, последний заполнен жидким электролитом, включающую две горизонтальные зоны с Нижний объем 4 заполнен жидким метал- различными удельными электрическими лом с температурой плавления, меньшей проводимостями, например зоны с разной 5 температуры, поддерживаемой в термоста- температурой, разной соленостью и др.те. Наиболее применим в качестве жидкого

Недостаток данной конструкции - не- эквипотенциального объема металлический возможность получения четкой границы зон галлий, удельная электрическая проводи- с различной электропроводностью и, как мость(УЭП) которого приблизительно в 106 следствие, неопределенность показаний 10 раз больше УЭГ1 морской воды. Соответст- при градуировке электродных ПП УЭП на венно, сопротивление некоторого объема границе раздела.галлия приблизительно в 106 раз меньше

Цель изобретения - повышение разре- сопротивления такого же объема морской шающей способности устройства при граду- воды.

ировке электродных ПП УЭП с 15 В начальном положении ПП УЭП изме- последовательно расположенными вдоль ряют первое значение функции изменения продольной оси электродами.выходного сигнала Ua(Z) измерительного

На чертеже изображена функциональ- преобразователя (ИП) при ограничении ная схема устройства для градуировки пер- тыльной области чувствительной зоны ПП вичных измерительных преобразователей 20 УЭП 1, по которому с помощью статической (ПП) удельной электрической проводимости характеристики преобразования ИП (УЭП).X ФОЛ)) значения кондуктивной постоУстройство содержит первичный преоб- янной К ПП УЭП 1 и значения верх- разователь 1 удельной электрической про- ней зоны проводящей среды определяют водимости (ПП УЭП), вертикальный 25 первое значение функции распределения цилиндрический резервуар 2, объемы про- кондуктивной постоянной преобразователя водящей среды верхний 3 и нижний 4, элек- в его тыльной области T(Z) по следующему троды 5 ПП УЭП, параллельные границе соотношению: раздела объемов 3 и 4, устройство 6 переме-T(Z) К#0/Ф(и2 (Z )),

щения с координатным отсчетнымустройст- 30 где Ф-знак функции преобразования; вом. На чертеже также обозначеныZ - координата границы раздела верхпоперечные плоскости 7 ПП УЭП и ось 8 него 3 и нижнего 4 объемов проводящей симметрии, измеритель 9 и регистратор 10. средь.

Объем 3 заполнен жидким электролитом,Величину координаты Z определяют с

объем 4 - жидким металлом с температурой 35 помощью координатного устройства. Так плавления от -40 до +30°С.как жидкий электролит и жидкий эквипотенВ начальном положении поперечная циальный объем, например галлий, несме- плоскость 7 и ось 8 симметрии чувствитель- шиваемы, то граница раздела неизменна, ной зоны первичного измерительного пре- После этого ПП УЭП 1 перемещают верти- образователя 1 совмещены с поперечной 40 кально вниз до совмещения поперечной плоскостью 7 и осью 8 симметрии верхнего плоскости 7 симметрии чувствительной зо- объема 3 проводящей среды. Выход первич- Ны с границей раздела верхнего 3 и нижнего ного преобразователя 1 соединен с измери- 4 объемов проводящей среды. При этом со- телем 9, выход которого подключен к противление фронтальной области ПП УЭП регистратору 10. При этом вертикальный ци- 45 1 остается практически неизменным, а со- линдрический резервуар 2 помещен в термо- . противление тыльной области послойно стат (не показан).уменьшается из-за того, что сопротивление

Устройство работает следующим обра- галлия в 106 раз меньше сопротивления зом.морской воды. При перемещении первичноЗакрепляют ПП УЭП 1 в механизм 6 50 го преобразователя вертикально вниз через перемещения, снабженный координатным определенный шаг производится измере- устройством, и помещают в верхний объем Ние значения функции U2(Z). по каждому 3 проводящей среды, помещенный в верти- значению которой определяют значение кальный цилиндрический резервуар 2, рас- функции распределения кондуктивной no- положенный в термостате. Для установки 55 стоянной преобразователя в его тыльной первичного измерительного преобразова- области T(Z). После этого возвращают ПП теля (ПИП) в начальное положение совме- УЭП 1 в начальное положение и переориен- щают поперечную плоскость 7 и ось 8 тируют в вертикальной плоскости на 180°. В симметрии чувствительной зоны с попереч- этом положении измеряют первое значе- ной плоскостью 7 и осью 8 симметрии верхние функции изменения выходного сигнала Ui(Z) при ограничении фронтальной области чувствительной зоны ПП УЭП 1, по которому определяют первое значение функции распределения кондуктивной постоянной ПЛ УЭП 1 в его фронтальной области F(Z) по следующему соотношению:

Р(2) (и1(г)). .

Повторяют градуировку при тех же пространственных соотношениях до совмеще- ния поперечной плоскости 7 симметрии чувствительной зоны ПП УЭП 1 с границей раздела верхнего 3 и нижнего 4 объемов проводящей среды.

В чувствительной зоне электродных ПП УЭП 1 с последовательно расположенными вдоль продольной оси электродами линии тока протекают практически параллельно его оси симметрии. Поэтому в этих ПП УЭП 1 сопротивления параллельных слоев, рас- положенных перпендикулярно оси симметрии преобразователя, соединены последовательно, а УЭП - параллельно.

После определения функции распределения кондуктивной постоянной ПП в его фронтальной F(Z) и в его тыльной T{Z) областях для градуируемого ПП определяют переходные функции h(Z. /S) для различных по величине ступенчатых относительных изменений УЭП, перпендикулярная оси симмет- рии преобразователя плоская граница которых последовательно располагается до + со по следующим соотношениям:

b(Z K(z)

n(Z)g)T(Z)

где @- отношение УЭП после ее ступенчатого изменения к исходному значению УЭП. По переходным функциям ПП УЭП с по- мощью дифференцирования определяют их импульсные переходные функции, по которым с помощью прямого преобразования Фурье определяют амплитудные Н(К, ft ) и фазовые #(КД) частотные характеристики ПП, где К - волновое число, равное отношению частоты пульсаций УЭП к скорости набегающего потока.

Наиболее распространенными неодно- родностями УЭП в гидродинамических измерениях являются плоские горизонтальные прослойки, толщина которых значительно меньше их горизонтальных размеров. Функции пространственного разрешения P(Y, 0), под каждой из которых понимают относительную минимальную погрешность измерения разности УЭП однородной плоской прослойки и остальной однородной среды, для градуируемый ПП УЭП 1 определяются при F(0) T(0) по следующему соотношению:

PfY© - „.„,2К® , + ТГ°1 . V VJ 2К0 - К - (0 - 1Xr(-Y) + T(Y)J

(2)

при Y 0,

где Y - половина толщины однородной прослойки; .

0- отношение значения УЭП плоской прослойки к значению УЭП остальной среды.

Формула изобретения Устройство для градуировки первичных измерительных Преобразователей удельной электрической проводимости, содержащее термостат, помещенный в термостат вертикальный цилиндрический резервуар, механизм перемещения первичного измерительного преобразователя и помещенную е вертикальный цилиндрический резервуар проводящую среду, включающую две горизонтальные зоны с различными удельными электрическими проводимостя- ми, причем верхняя зона проводящей среды представляет собой объем жидкого электролита, отличающееся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности при градуировке электродных первичных измерительных преобразователей с последовательно расположенными вдоль продольной оси электродами, нижняя зона проводящей среды выполнена в виде жидкого эквипотенциального объема, заполненного металлом с температурой плавления от -40 до +30°С.

Изобретение относится к средствам метрологического обеспечения кондукто- метрических измерений и может быть использовано для поверки и градуировки электродных первичных измерительных преобразователей удельной электрической проводимости (ПП УЭП). Цель изобретения - увеличение разрешающей способности при градуировке электродных ПП УЭП. Поставленная цель достигается путем создания в резервуаре двух объемов жидкостей, несмешиваемых, с четко выраженной границей раздела и имеющих разные электропроводности. Верхний объем заполняется жидким электролитом, нижний - металлом, температура плавления которого находится в интервале от -40 до +30°С. Устройство термостабилизировано при температуре, большей температуры плавления металла 1 ил. (Г С