Кондуктометр Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к области контроля технологических параметров и может быть использовано для автоматического контроля содержания «омпонента .в растворах или суспензиях, например для автоматического измерения концентраций электролитов в растворах и пульпах гидрометаллургических производств.

Известны измерительные автогенераторы для измерения электрических свойств веществ резонансным способом, например генератор с шунтирующим диодом для диэлектричеоких И31мерен1ий в Д|иа;п.азо1не 0,1- 100 мГц. OiOHOBiHoft частью ирибора является автогенератор с .цепью лоложйтельной обратной связи и измерительный колебательный контур. Параллельно колебательному контуру .включен шунтирующий диод, смещенный в проводящем направлении источником опорного напряжения, последовательно с источником опорного напряжения включен измерительный прибор 1.

При измерении больших проводимостей, когда напряжение смещения должно быть ни3(кое, а сила начального тока диода - больщая, включение измерительного прибора последовательно с источником опорного напряжения приводит к тому, что шкала прибора для определения активной проводимости получается -нелинейной из-за

изменения падения напрял ения на измерительном приборе.

.Нанболее близким техническим решением является кондуктометр, содерл ащий измерительный одноконтурный автогенера-. тор с дополнительной цепью положительной обратной связи, компенсирующий одноконтурный автогенератор, индуктивные датчи.ки, включенные в качестве элементов

10 резонансных «онтуров автогенераторов, два амплитудных детектора и резистор общей нагрузки детекторов. Для увеличения чувствительности между коллектором и эмиттером измерительного автогенерато15ра введен варикап в качестве конденсатора связи. Для уменьшения погрешности за счет нелинейности статической характеристики измерительного автогенератора дополнительная цепь положительной обратной связи образована Спомощью инвер20тирующего функционального преобразователя с показательной характеристикой, вход .которого подключен к резистору общей нагруз.ки детектора - к -базе измери25 тельного автогенератора. Принцип измерения основан на измерении добротности контура измерительного автогенератора при изменении электропроводности контролируемой среды. Изменение добротности при30водит к изменению переменного на.пряжения на контуре и после детектирования. Одновременио изМен.яет1ся наиряжен-ие на варикапе, включенном в качестве конденсатора связи, его емкоСть изменяется, это способствует дополнительному изменению величины выходного напряжения автогенератора. .Выходное напряжение подается на вход инвертирующего функционального преобразователя с показательной характеристикой, который своим выходом подключен к базе транзистора измерительного автогенератора. Эта цепь положительной обратной связи увеличивает линейность выходного сигнала 2. Однако выбором соответствующего инвертирующего функционального преобразователя с учетом .вида характеристики измерительного автогенератора можно уменьщить коэффициент нелинейных искажений, если диапазон изменения выходного сигнала ограничен величиной 0,,25 от максимального возможного значения до величины поряд1ка6%. Цель изобретения повыщение линейности, выходного сигнала в широких пределах измерения. Поставленная цель достигается тем, что кондуктометр, содержащий иамерительный одноконтурный автогенератор с дополнительной |Цепью положительной обратной связи, индуктивный датчик, включенный в качестве элемента резонансного контура автогенератора, снабжен эмиттерным повторителем на траизисторе противоположной полярности, вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход- к резистору нагрузки детектора, а измерительный прибор включен в коллекторную цепь эмиттерного повторителя. Дополнительная цепь положительной обратной связи образована подключением измерительного лрибора одной клеммой к коллектору эмиттерного повторителя, а другой клеммой через ЬС-фильтр - к эмиттеру тралзистора автогенератора. Эмиттерный повторитель позволяет независимо от изменения величины сопротивления измерительного прибора -и независимо от величины тока измерительный прибор стабилизировать .напряжение на индуктивности датчика при измерении в широких пределах. Дополнительная цепь положительной обратной связи, образованная LC-фильтром, повышает чувствительность ко|КД1уктометра за счет дополяительного изменения режима .работы транзистора автогенератора по постоянному току и повышает линейность за счет уменьшения начального .нелинейного участка работы эмиттерного повторителя. На фиг. 1 представлена принципиаль|ная электрлчеекая Схем а кондуктометра; на фиг. 2 - то же, только с допол.нительной обратной связью, образованной LC-фильтром. Схема состоит из одноконтурного автогенератора, в который входит тр.анзистор /, резистор 2, ко1нденсаторы .3-5 и индуктивный датчик 6, включенный в качестве элемента резонансного контура, амплитудного детектора, вьшолненного на диоде 7, конденсаторе 8 и резисторе 9, являющегося нагрузкой детектора, .который служит для установления требуемого начального значения выходного сигнала и выключен в эмиттер эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе 10. В коллекторную цепь эмиттерного повторителя включен измерительный прибор 11 и цепь термокомпенсации, состоящая из резисторов 12 и 13. Делитель напряжения, состоящий из резисторов 14-16, служит для подачи смещения на базу транзистора авто-генератора опорного напряжения на базу транзистора эмиттерного повторителя. Напряжение питания от ста-билизированного источника подается на клеммы J.7 и /5. Дополнительная положительная обратная связь осуществляется с -помощью индуктивности JP и конденсатора го (.фиг. 2). При изменении проводимости контролируемой среды изменяется импеданс датчика 6, это вызывает изменение эквивалентного сопротивления контура и изменение тока через диод 7. Так как напряжение на резисторе 9 стабилизировано с помощью транзисторов 10, изменение тока диода будет окомпенсирова.но током эмиттера (/э ) транзистора 10. При достаточно большом статическо.м коэффициенте усиления (р „ ) транзистора 10 /к /э, где /к--ток коллектора этого транзистора. Таким образом, при изменении электропроводности контролируемой среды изменяется коллекторный ток транзистора .10 и ток через измерительный прибор 1/1/. Так как величина сопротивления в депи коллектора транзистора 10 не влияет на величину изменения его коллекторного тока, легко осуществить температурную компенсацию электропроводности контролируемого раствора с помощью делителя тока нз резисторов 13, 14. Положительная обратная связь осуществляется с помощью индуктивности 19 и конденсатора 30, препятствуя подаче переменного напряжения с резистора 2 в измерительный прибор // и пропускающих постоянный ток через измерительный прибор // к резистору 2. Изменение тока через прибор // вызывает изменение тока через резистор 2 и транзистор 1, что вызывает изменение режима транзистора / и соответственно изменение мощности автогенератора. Это .повышает чувствительность кондуктометра. Линейность 1ВЫХО.ДНОГО сигнала повышается за счет того, что при увеличении выходного сигнала за счет положительной обратной связи при измерении малых проводимостей, тр.анзистор 10 работает на бо