Датчик удельной электрической проводимости жидкости Советский патент 1993 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к области электрофизических измерений, в частности кус- тройствам для измерения удельной проводимости жидкости, и может, быть использовано в инженерно-физических и геофизических исследованиях, в том числе в электроразведке, рыбном хозяйстве, океанографии и при проведении различных экологических исследований.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем исключения влияния двойного поляризационного слоя на поверхности контакта электродов с жидкостью, снижение стоимости устройства, повышение надежности работы.

На фиг. 1 показан датчик удельной электрической проводимости; на фиг. 2 - электрическая схема датчика.

Датчик содержит полость 1 для соединения кабеля и выводов от электродов в диэлектрическом корпусе 2, измерительные

электроды 3, размещенные в полостях пазов 4, излучающие электроды 5, размещенные в полостях пазов 6, диэлектрические пластины 7, используемые для стабилизации движения датчика при буксировке, диэлектрические пластины 8, ограничивающие область измерения и стабилизирующие движение датчика при буксировке.

Для пояснения работы датчика на фиг. 2 приведена эквивалентная электрическая схема первичного преобразователя, где А и В - излучающие электроды, М и N - приемные электроды, ZnA, Zne, 2пм, ZnN - сопротивления поляризационных двойных слоев электродов; RI RFA + Ri, R2 RPB + R|. RrA, RPB - сопротивление слоя жидкости в пазах излучающих электродов; Ri, Ra - сопротивления слоя жидкости от торцов пазов излучающих электродов до торцов пазов измерительных электродов; RrM, RTN - сопротивления слоя жидкости в пазах измериО О

ы ч о

W

тельных электродов; R - сопротивление слоя жидкости между открытыми измерительных электродов.

Напряжение UMN, снимаемое с измерительных электродов М и N, подается на входной усилитель, Если входное сопротивление усилителя много больше Rrw + Rrw + ZriM + ZnN, напряжение UMN будет пропор- ционально сопротивлению R, включенному между пазами измерительных электродов. В общем случае величина R зависит от конструкции ПП и от проводимости окружающей среды. Уровеньже сигнала UMN зависит и от величины тока I возбуждающих электродов А, В, поэтому к стабильности тока источника тока возбуждающих- электродов предъявляются жесткие требования. На величину сопротивления R большое влияние оказывает глубина h пазов измерительных электродов. В общем.случае для определе- ния R необходимо решать соответствующую полевую задачу. Как показали-расчеты, при прочих постоянных величинах (конструктивных размерах, проводимости среды и т. д.)

величина сопротивления может изменяться

на 12% при изменении глубины паза от h О до h а, где а - ширина паза, вдоль которого изменяется электрическое поле возбуждающих -электродов. Дальнейшее увеличение глубины паза практически не оказывает никакого влияния на изменение R. Поэтому если выбрать глубину паза h а, то практически можнб считать R const.

Объяснить такие изменения R можно Следующим образом, Наличие металла в проводящей среде приводит к уменьшению эквивалентного сопротивления между двумя любыми точками в пространстве. Поэтому при h О, когда весь паз заполнен приемным электродом, при отсутствии двойного слоя R будет наименьшим. При

5 10 ; 15 0

25

30 .

35 40

наличии двойного слоя R будет наибольшим. Но так как двойной слой на границе металл-жидкость является нестабильным, то нестабильным будет и значение R, а следовательно, и величина напряжения UMN. Если же приемные электроды заглубить на глубину h а, то значение сопротивления не будет зависеть от двойного поляризационного слоя приемных электродов и будет пропорционально удельному сопротивлению жидкости.

Таким образом, изобретение позволяет принципиально исключить погрешность измерений удельной электрической проводимости жидкости за счет влияния двойного электрического слоя излучающих и приемных электродов.

Формула изобретения Датчик-удельной электрической проводимости жидкости, содержащий дмэлектри-Г ческий корпус с размещенными на нем1 двумя измерительными и двумя излучающие ми электродами, отличающийся что, с целью повышения точности измере - ний, корпус выполнен в виде полуцилиндра, обращенного выпуклостью вверх, нижняя поверхность его снабжена тремя выступами, расположенными симметрично относительно продольной оси, высота которых выполнена не-меньше расстояния между ними, причем измерительные электроды расположены в образовавшихся пазах, а излучающие - на краях нижней поверхности корпуса, корпус снабжен тремя диэлектрическими пластинами, расположенными с наружной стороны осесимметрично вдоль продольной оси, и двумя пластинами, образующими-боковые стенки и установленными на краях нижней поверхности корпуса и перпендикулярно к ней.

Использование: океанография, электроразведка. Сущность изобретения: погрешность измерений исключается из-за влияния двойного поляризационного слоя на поверхностях контакта электродов с жидкостью. Измерительные и излучающие электроды установлены в пазах, образованных выступами полуцилиндрического диэлект- риче.ского корпуса высота h которых выполнена не менее расстояния между ними (h а). 2 ил.