Емкостной измеритель концентрации Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для решения широкого класса задач.

Известен емкостной измеритель концентрации, содержащий емкостной преобразователь (датчик) и преобразователь емкости в напряжение, составленный из генератора и фазового детектора.

Недостатком известного измерителя является низкая точность измерений, т.к. измеритель не обеспечивает автоматической коррекции результатов измерений при воздействии температуры измеряемой среды и в схеме измерителя отсутствуют элементы, снижающие пульсацию выходного сигнала измерителя.

Наиболее близким к предлагаемому является емкостной измеритель концентрации, содержащий стабильный по частоте повторения импульсов генератор, емкостной датчик концентрации, терморезистор- ный датчик температуры и вторичный преобразователь измерительной информации.

Недостатком этого измерителя является низкая точность из-за сложной конфигурации и большого числа блоков вторичного преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема емкостного измерителя концентрации.

Устройство содержит емкостной датчик 1, датчик 2 температуры, выполненный в виде терморегистра, генератор 3, стабильный по частоте повторения импульсов, вторичный преобразователь 4, включающий последовательно соединенные детектор 5, фильтр 6 и интегратор 7. Выход генератора 3 соединен с входом вторичного преобразователя 4, выход которого является выходом измерителя.

Генератор 3 выполнен по схеме мультивибратора. В эмиттерную цепь транзистора 8 включена емкость 9, к которой подключены емкостной датчик 1 и последовательно с резистором 10 датчик 2 температуры.

сл

С

XI

Ь. О

J

4

Измеритель работает следующим образом.

В процессе измерения концентрации Кс емкостный датчик и датчик температуры помещены в измеряемую среду, состоящую из смеси компонентов. Конденсатор емкостного датчика 1 измеряет электрическую емкость в зависимости от изменения концентрации и температуры

AC f(AKc,A t°),

где A Ci - изменение емкости конденсатора емкостного датчика 1;

Л Кс - значение изменения концентрации;

At0 - значение изменения температуры измеряемой среды.

Датчик 2 температуры изменяет свое сопротивление в зависимости от изменения температуры:

ARt f(A t°),

где A Rt - значение изменения сопротивления датчика 2 температуры.

Длительность импульсов генератора 3 изменяется в зависимости от изменений емкости датчика 1 и сопротивления датчика температуры 2;

At,j f(ACkc; ACt°; ARt°). где t,t - изменение длительности импульса;

AC kc - изменение емкости конденсатора емкостного датчика 1 в зависимости от изменения концентрации Кс;

А С t ° - изменение емкости конденсатора емкостного датчика 1 в зависимости от изменения температуры;

ARt° изменение сопротивления датчика 2 температуры.

Детектор 5, фильтр 6 и интегратор 7 преобразуют изменение длительности импульсов tu в изменение выходного сигнала U с малыми значениями величины пульсации.

Ди U( ACkc)- AU( Act0), где AD - величина изменения выходного напряжения;

К- коэффициент пропорциональности;

A U( ACkc) величина изменения выходного напряжения в зависимости от изменения концентрации;

AU( Act ° ) - величина изменения выходного напряжения в зависимости от изменения температуры;

A U( A Rt °) - величина изменения выходного напряжения в зависимости от изменения сопротивления датчика температуры. Изменение выходного сигнала в зависимости от воздействия температуры на конден0 сатор Сс/датчика 1 A U( А С ° ) компенсируется изменением выходного сигнала U от воздействия температуры на датчик 2.

0

5

Формула изобретения Емкостной измеритель концентрации, содержащий стабильный по частоте повторения импульсов генератор, емкостной датчик, датчик температуры, выполненный в виде терморезистора, и вторичный преобразователь, подключенный к выходу генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, генератор выполнен в виде мультивибратора с эмит- терной емкостью, к которой подключены емкостной датчик и последовательно с резистором датчик температуры, а вторичный преобразователь содержит последовательно соединенные детектор, фильтр и интегратор.

Сущность изобретения заключается в том, что реализовано устройство совместного измерения электрических характеристик среды и температуры. Первичный преобразователь содержит стабильный по частоте генератор импульсов, выполненный в виде мультивибратора с эмиттерной емкостью, к которой подключены емкостной датчик и датчик температуры, выполненный в виде терморезистора. Вторичный преобразователь измерительной информации содержит последовательно соединенные детектор, фильтр и интегратор. 1 ил.