Устройство для кондуктометрических измерений Советский патент 1993 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к средствам кондуктометрии и может использоваться для решения широкого класса задач анализа физико-химического состава растворов электролитов.

Цель изобретения - повышение стабильности показателей устройства.

На фиг.1 и 2, изображены блок-схема устройства для кондуктометрических измерений и блок-схема функционального преобразования (ФП).

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 переменного напряжения, измеритель 2 электропроводности, термокомпенсатор (ТК) 3 и регистратор 4. ТК 3 содержит измеритель 5 температуры, первый 6 и второй 7 сумматоры и ФП 8. Блок ТК 3 выполнен в виде двухполюсника, к первому полюсу которого подсоединен измеритель 2, а по второму генератор 1.

Выход измерителя 5 подсоединен к первому входу сумматора 6, выход которого соединен с первым входом сумматора 7. Вторые входы сумматоров 6, 7 объединены с выходом ФП 8 и входом измерителя 5 и подключены к первому полюсу ТК 3. Выход сумматора 7 соединен со входом ФП 8, опорный вход которого соединен со вторым полюсом ТКЗ. Измеритель 5 и сумматор 6 выполнены с регулируемыми функциями преобразования.

На фиг.2 изображена блок-схема ФП 8. ФП содержит выпрямитель 9, фильтр 10 источник 11 опорного напряжения, операционный усилитель (ОУ) 12, управляемый резистор 13. второй ОУ 14. Нагрузочный резистор 15. Входом ФП 8 является вход выпрямителя 9, выход которого через фильтр 10 подключен к неинвертирующему входу ОУ 12, инвертирующий вход которого подсоединен к источнику 11. Выход ОУ 12 через управляемый резистор 13 подключен к инвертирующему входу ОУ 14, неинвертирующий вход которого является опорным входом ФП 8. Выход ОУ 14 является выхо- дом ФП 8.

Работает устройство следующим образом.

Напряжение источника переменного тока 1 подается на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) 14, на выходе которого появляется напряжение, зависящее как от напряжения источника 1, так и от отношения сопротивлений резистора 15 и управляемого резистора 13, Это напряже- ние подается на вход измерителя 5, причем коэффициент передачи по напряжению этого измерителя зависит от сопротивления терморезистора, а значит и от температуры измеряемой жидкости, в которую погружен терморезистор. Зависящее от температуры напряжение переменного тока подается на вход ФП 8. В ФП 8 осуществляется выпрямление и детектирование постоянной составляющей выпрямительного напряже- ния, которая с выхода детектора поступает на неинвертирующий вход ОУ 12 и сравнивается с опорным напряжением постоянного тока источника 11, поступающим на инвертирующий вход ОУ 12. Разность этих напряжений усиливается усилителем 12 и подается на управляющий электрод управляемого резистора 13, сопротивление которого при этом увеличивается, что влечет за собой уменьшение сигнала на выходе ОУ 14. Иными словами при определенных условиях в цепи термокомпенсатора действует отрицательная обратная связь,

Регулировкой выходного напряжения источника 1 можно добиться того, что, начи- ная с некоторого его значения, напряжение на инвертирующем входе ОУ 12 будет несколько превышать опорное напряжение источника 11, все усилители окажутся в линейных режимах, а система окажется в уста- новившемся состоянии. Но при этом ввиду очень большого коэффициента усиления ОУ 12 напряжение на его неинвертирующем входе будет лишь незначительно отличаться от опорного напряжения, поступающего, на инвертирующий вход ОУ 12. Отличие это может оказаться пренебрежимо малым по сравнению с опорным напряжением и тогда напряжение на неинвертирующем входе ОУ 12 можно считать совпадающим с опорным напряжением. Этому напряжению соответствует вполне определенное значение амплитуды напряжения переменного тока на входе ФП 8. При изменении температуры измеряемой жидкости коэффициент передачи тракта изменится, например, уменьшится. Тогда уменьшится и амплитуда напряжения на входе ФП 8, а значит и напряжение на неинвертирующем входе ОУ 12, поступающее с выхода детектора; Это приведет к уменьшению напряжения на управляющем электроде управляемого резистора 13, к уменьшению сопротивления управляемого резистора и, следовательно, к увеличению амплитуды напряжения на выходе ОУ 14, а значит и на выходе ФП8, которое компенсирует первоначальное уменьшение напряжения на входе ФП8, вызванное изменением температуры. В результате возникает новое установившееся состояние, оставляющее усилители в линейном режиме, в котором опять-таки, в силу ранее сказанного, напряжение на неинвертирующем входе ОУ 12, равное постоянной составляющей выпрямленного напряжения, почти не отличается от опорного напряжения, а значит и амплитуда напряжения на входе ФП 8 практически сохраняет свое значение. Т.е. термокомпенсатор работает как стабилизатор напряжения переменного тока.

Напряжение, подаваемое на вход измерителя электропроводности 2, вносит температурную поправку в показания измерителя, которые пропорциональны не только удельной электропроводности измеряемой жидкости, но и выходному напряжению ФП 8, зависящему от температуры жидкости.

Формула изобретения Устройство для кондуктометрических измерений, содержащее генератор переменного напряжения, измеритель электропроводности с регистратором и термокомпенсатор, выполненный в виде активного двухполюсника, первый полюс которого соединен с измерителем электропроводности, причем термокомпенсатор содержит измеритель температуры и первый сумматор, вход измерителя температуры соединен с первым полюсом термокомпенсатора, а выход подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с первым полюсом термокомпенсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности показаний устройства, в термокомпенсатор введены второй сумматор и функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого сумматора, а второй вход соединен с выходом функционального преобразователя и подключен к первому полюсу термокомпенсатора, второй полюс которого соединен с опорным входом функционального преобразователя и соединен с генератором переменного напряжения.

Область использования: физико-химические исследования жидких электролитов. Сущность изобретения. В устройство, реализующее совместные измерения электропроводности и температуры, включен в цепь термокомпенсации дополнительный блок функционального преобразования. При наличии этого блока термокомпенсатор реализует автоматическую компенсацию температуры по заранее определенному за- кону. Появляется возможность увеличить стабильность показаний при внесении температурной поправки в результат кондукто- метрических измерений. 2 ил.