Кондуктометрический преобразователь погружного типа Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к технике исследования гидрофизических полей и может быть использовано в океанологии для измерения градиента удельной электрической проводимости при изучении тонкой структуры Мирового океана, при исследовании излучения турбулентных течений в лабораторных условиях, в метрологии для созДания образцовых средств измерения удельной электрической проводимости повышенной точности. Известны, трансформаторные преобра зователи с жидкостными витком связи 1. Применение трансформаторных мостов в кондуктометрии позволило создать погружные трансформаторное преобразователи, которые отличаются высокой точностью результатов измер ния средних и флуктуационных значений удельной электрической проводимости. Однако большой масштаб осред нения известных преобразователей не позволяет реализовать дифференциаль ный метод измерения градиента прово димости на малых базах. Кроме этого при дифференциальном включении двух .или более одинаковых трансформаторных преобразователей невозможно добиться полной идентичности напряжений, индуцируемых в жидкостном витке. Неравенство напряжений приводит к появлению паразитного сигнала в индикаторной обмотке, уровень которого значительно превышает уровень полезного сигнала. Вместе с этим затруднительно добиться равенства частот питающих напряжений в преобразователях. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является кон-дуктометрический трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи, содержащий корпус с каналом и двумя замкнутыми магнитопроводами с обмотками {2} . С помощью двух известных преобразователей, если разместить их на небольшом расстоянии друг от друга и их трансформаторы тока включить дифференциально, нельзя измерять гргщиент и его пульсации из-за неидентичности напряжений, индуцируемых в жидкостных витка:, неравенства частот, наличия фазовых сдвигов, а также из-за паразитных связей между нимиЦелью изобретения является paciuHсние функциональных возможностей реобразователя. j

Поставленная цель достигается тем, то в корпусе выполнен дополнительый канал и размещены два дополниельных магнитопровода с обмотками, ричем один из них охватывает дополнительный канал, а другой - оба канала.

На фиг. 1 изображен предлагаемый кондуктометрический капиллярнотрансформаторный преобразователь в разрезе; на фиг. 2 - схема включения кондуктометрического капиллярнотрансформаторного преобразователя в измерительную цепь.

Кондуктометрический капиллярнотрансформаторный преобразователь содерх;ит тороидальный магнитрпровод 1 - трансформатор напряжения, два идентичных тороидальных магнитопровода 2 и 3 трансформаторы тока, заключенные в герметичный корпус 4. Корпус выполнен с двумя идентичными каналами 5 и б. Магнитопровод i охватывает одновременно каналы 5 и 6, а каждый магнитопровод 2 и 3 - один канал 5 или б. На входах каналов 5 и б установлены диэлектрические насадки 7 с капиллярами 8 и 9 геометрические размеры которых идентичны. Магнитопровод 1 (см. . табл.2) имеет первичную обмотку 10 и две одновитковые вторичные обмотки, образованные жидкостными витками 11 и 12, которые одновременно являются первичными витками магнитопроводов 2 и 3. Вторичными обмотками магнитопроводов 2 и 3 являются идентичные обмотки 13 и 14, которые включены встречно. Магнитопровод 1 питается от генератора 15. Встречно включенные обмотки 13 и t4 подключены к согласующему усилителю 16. Далее включены резонансный усилитель 17, фазовый детектор 18, к которому через фазовращатель 19 подается опорное напряжение от генератора 15. К выходу детектора 18 подключены широкополосный усилитель 20 и регистратор 21.

Преобразователь.рабЬтает следующим образом: сигнал с генератора 15 (источника переменного напряжения) поступает на первичную обмотку 10 трансформатора напряжения, который индуцирует в жидкостных; витках равные по амплитуде, частоте и фазе напряжения. При равенстве сопротивлений жидкостных витков 11 и 12 токи, протекающие по жидкостным виткам,

равны по величина и совпадают по ,частоте и фазе. Равные токи создают в магнитопроводах 2 и 3 равные магнитные потоки, которые индуцируют токи в выходных обмотках 13 и 14. Для самокомпенсации среднего значе748214

ния удельной электрической проводимости выходные обмотки 13 и 14 выполнены идентичными и включены встречно. Поэтому токи, протекающие по обмоткам, 13 и 14, равны по величине и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 180. Для обеспечения работы выходных трансформаторов в режиме трансформаторов тока к обмоткам 13 и 14 подключен согласующий усилртель 16 с малым входным сопроти-влением, чем достигается повышенная помехозаиищенность и стабильность коэффициента передачи трансформаторо тока. Так как приблизительно 90% полного сопротивления каждого жидкостного витка сконцентрировано в капиллярах 8 и 9 и зонах действия краевых эффектов, то геометрические константы каждого канала определяются только диаметром и длиной капилляров 8 и 9. Следовательно, если геометрические параметры капилляров идентичны и преобразователь погружен в однородную среду, то.на входе согласующего усилителя 16 -сигнал равен нулю. При погружении преобразователя в стратифицированную среду нарушается равенство токов, протекающих по жидкостным виткам, и на выходе преобразователя появляется сигнал, пропорциональный разности удельных электрических проводимостей объемом жидкости сосредоточенных в чувствительных зонах (капиллярах 8 и 9 с учетом краевых эффектов). Разностный амплитудно-модулированный сигнал, снимаемый с выхода преобразователя, усиливается согласующим усилителем 16 и резонансным усилителем 1.7, полоса пропускания которого выбирается в зависимости от частотного диапазона измеряемых пульсаций градиента с учето степени пространственного разрешения первичного измерительного преобразователя. Для выделения переменной составляющей (ргибающей) . служит фазочувствительный детектор liB. Для исключения фазовых сдвигов между напряжением на входе фазочувствительного детектора 18 и опорным напряжением служит фазовращатель 19. С выхода детектора 18 постоянная -или переменная составляющая усиливается согласующим широкополосным усилителем 20 (полоса пропускания усилителя 20 также выбирается в зависимости , от частотного диапазона входного сигнала, т.е. от постоянной составляющей до верхней граничной, частоты измеряемых пульсаций) и поступает на регистратор 21 (например, вольтметр постоянного тока при измерении градиента проводимости в статическом режиме, вольтметр действующего значения при гармоническом входном сигнале, спектроанализатор при спектральном анализе, поля пульсаций и т.д.).