Устройство для кондуктометрических измерений Советский патент 1992 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к физико-химическим измерениям и может быть использовано, например, в приборах контроля концентрации электролитов кондуктомет- ричёским способом.

Известно устройство для кондуктомет- рических измерений, содержащее измери- тель удельной электропроводности жидкости и измеритель температуры. Такое устройство позволяет непосредственно измерить удельную электропроводность жидкости, а также температуру, при которой находилась жидкость в момент измерения ее электропроводности. По данным этих двух измерений и по известным значениям первого и второго температурных коэффициентов электропроводности жидкости определяют удельную электропроводность, приведенную к какой-либо заранее заданной температуре, и по величине этой приведенной электропроводности определяют концентрацию электролита. Однако определение приведенной удельной электропроводности сопряжено с выполнением вычислительных операций, что является трудоемким процессом.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для кондуктомет- рических измерений, включающее цепь автоматической термокомпенсации. Устройство содержит измеритель удельной электропроводности, измеритель температуры с чувствительным элементом в виде терморезистора, сумматор, два усилителя, ограничитель и регистратор.

Недостатком устройства является низкая надежность и сложность при эксплуатации и настройке.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение настройки устройства.

На чертеже изображена блок-схема устройства для кондуктометрических измерений.

Устройство содержит измерители 1 электропроводности и 2 температуры, первый 3 и второй 4 сумматоры, регистратор 5. Терморезистор 6 включен в цепь обратной связи оперативного усилителя измерителя 2, который имеет регулятор 7; изменяющий его коэффициент преобразования, а регулятор 8 аналогичную функцию выполняет в сумматоре 3. Выход измерителя 1 соединен с входом измерителя 2. Первый вход сумматора 3 подключен к выходу измерителя 2, второй вход сумматора 3 соединен с выходом измерителя 1. Выход сумматора 3 подсоединен к первому входу сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом измерителя 1. К выходу сумматора 4 подсоединен регистратор.;

Устройство работает следующим образом, . :

На входе измерителя 2 напряжение пропорционально удельной электропроводности жидкости

UBX KCT,(1)

где о -удельная электропроводность жидкости (раствора электролита);

К- размерный коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров измерителя электропроводности.

Можно представить выражение (1) в виде

и«-к

(2)

где р - удельное сопротивление раствора электролита.

Величинурс достаточной степенью точности можно представить в виде

1 + аэ AT +& ( ДТ )2,(3)

где РО - удельное сопротивление раствора электролита при какой-то фиксированной (начальной) температуре Т0:

О-ъ и /Зэ соответственно первый и второй температурные коэффициенты раствора электролиту при температуре Т0, определяемые как

т.

,

где Т - текущая температура раствора

и

Используя (2) и (3), соотношение (1) представим в виде

1

0

0

5

DBX К Ob

И)

1 +аэДТ+/Зэ(ДТ)21 где оь - удельная электропроводность раствора при температуре Тс.

В цепи обратной связи усилителя измерителя 2 установлен терморезистор 6, шунтированный сопротивлением. Результирующее сопротивление термозависимой цепи будет

R +аДТ+Ј(ДТ)2,(5)

где R - сопротивление термозависимой це- g пи при текущей температуре Т, которое равно

R Ry Кщ RT г Rш

где RT - сопротивление терморезистора 6 при текущей температуре Т;

Нш - сопротивление шунтирующего резистора;

RO - сопротивление указанной термозависимой цепи при температуре Т0;

соответственно первый и второй температурные коэффициенты указанной термозависимой цепи при температуре Тй, определяемые как

30

35

40

45

50

а

Ко

1 d R

то и

d2R

То,

1

dTl w - 2R0 dj2 На выходе инвертирующего измерителя 2 возникает напряжение Ua, равное

U2 -UBx-Ј-,(6)

К

где Ua - напряжение на выходе инвертирующего измерителя 2;

R - сопротивление регулируемого резистора 7.

Из соотношений (5) и (6) следует, что при величина Uz оказывается равной

и2 -иВх И-аДТ+Ј(ДТ)23. (7) На выходе сумматора 3 при одинаковых входных сопротивлениях действует напряжение Уз, которое, очевидно, равно

U3 -(U2 + UBX) ,(8)

К2

где 1)з - напряжение на выходе сумматора 3;

RS - сопротивление переменного резистора 8, который является регулятором коэффициента преобразования сумматора 3;

К2-коэффициент пропорциональности.

На основании (7) и (8) можно написать

(9)

К2 1У)

На выходе сумматора 4 действует напряжение иВых, которое равно

ивых из + ивх или, с учетом соотношения (9),

55 из иВх «ДТ+/3(ДТ)2.

ивых UBX {1 + a AT +р(ДТ)2 5§. (10)

К-2

Подставив в это соотношение правую часть выражения (4), получим

-/НДт)2

и

К Ob

1 +58«ЛТ+

1 +к2аА1 + к2

(11)

1 +аэАТ+/8э(ЛТ)2 Итак, напряжение, фиксируемое регистратором 5, определяется формулой (11).

Если выполнена совокупность соотношений

Ј«

Rs К2

которая может быть обеспечена при настройке, то выражение (11) приобретает вид

(13)

Это соотношение позволяет определить удельную электропроводность, приведенную к температуре Т0, т.е. величину О0, зависящую только от концентрации электролита.

Для того, чтобы выполнение обоих соотношений (12) могло быть обеспечено посредством подбора сопротивления Rg регулятора 8, необходимо и достаточно, чтобы между a, ft, ow/Зэ имела место такая связь

(14)

а 0э

Нетрудно показать, что регулировку отношения -п.можно осуществить посредст

вом резистора, шунтирующего терморезистор. При этом для большого класса терморезисторов и по крайней мере при комнатных начальных температурах Т0 под5 бором сопротивления указанного резистора можно достичь соотношения (14). При соблюдении соотношения (14) реализация соотношений (12) осуществляется посредством подбора сопротивления Re регулятора

10 8. При этом, если окажется выполненным одно из соотношений (12), то автоматически окажется выполненным и другое.

15

Формула изобретения

Устройство для кондуктометрических измерений, содержащее измеритель удельной электропроводности, измеритель температуры, вход которого соединен с

20 выходом измерителя электропроводности, сумматор, входы которого подсоединены соответственно к выходам измерителей температуры и электропроводности, и регистратор, отличающееся тем, что, с

25 целью повышения, надежности и упрощения настройки устройства, в него введен второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора, а второй вход подключен к выходу измерителя

30 удельной электропроводности, к выходу второго сумматора подсоединен регистратор, причем измеритель температуры и первый сумматор выполнены с регулируемыми коэффициентами преобразования,

35

Изобретение относится к средствам физико-химических измерений и может быть использовано, например, в приборах контроля концентрации электролитов кондукто- метрическим способом. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение настройки устройства. Это достигается тем, что в кондуктометре с термокймпенсациёй, содержащем измерители электропроводности и температуры, сумматор и регистратор, введен второй сумматор, первый выход второго сумматора соединен с выходом первого сумматора, а второй - с выходом измерителя электропроводности. Измеритель температуры содержит чувствительный элемент в виде терморезистора шунтированного сопротивлением и включенного в обратную связь операционного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Второй регулятор усиления введен во второй сумматор. 1 ил.