Кондуктометрический концентратомер Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

(54) КОНДУКТОМЕТРЙЧЕСКИЙ КОНЦЕНТРАТОКЕР

1

Изобретение относится к контрольноизмерительным приборам для технологического контроля электропроводности жидких продуктов в пищевой, легкой, химической промышленности и т.д. 5

При этом путем сравнения электропроводности эталонного и исследуемого растворов контролируется концентрация веществ в последнем.

Известны устройства для измерения Ю и контроля электропроводности жидких растворов, которая имеет однозначную зависимость от концентрации растворенных в них веществ.

Кондуктометрический концентрате- 15 мер содержит четырехэлектродную измерительную ячейку и схему автоматической температурной компенсации, датчиком которой является термометр сопротивления, установленный в иссле- 20 дуемом растворе. Конструкция датчика в совокупности с компенсационным методом измерения напряжения позволяет почти полностью избавиться от влияния поляризации и практически устранить 25 возникновение емкостной составляющей при измерении 1.

Однако область применения прибо- , ров ограничена рамками жидкостей с чистым, имеющим постоянный состав 30

растворителем, а также узкой зоной действия температурной компенсации (±15 - 20°С). В таких приборах, выполненных по компенсационной схеме измерения, в результат измерения вносятся дополнительные погрешности, обусловленные следующими факторами: колебаниями коэффициентов передач к чувствительности преобразующих звеньев устройства до узла компенсации, уходом параметров схемы от номинала, что вызвано старением элементов схемы, предположением, что зависимость электропроводности от температуры прямолинейна и одна и та же для различных концентраций.

Известны также кондуктометрические концентратомеры 2, в которых расширение диапазона температур и концентраций у исследуемых растворов , а также уменьшение погрешности измерения, вызванной предположением о прямолинейности зависимости электропроводности от температуры, достигается тем, что устройство коррекции снабжено коноидным механизмом, выполненным в виде объемного лекала, поверхность которого отражает функциональную зависимость электропроводности от концентрации и температуры.

Однако и это устройство применимо лишь для жидкостей с неизменной зависиг юстью электропроводности от концентрации и не пригодно для технических растворов (например, растворы на технической воде) из-за колебаний солевых примесей растворителя в диапазоне малых концентраций, которые вносят ощутимую погрешность в измерение.

Известно устройство для измерения проволимости жидкости з, содержащее цепь отрицательной обратной свя зи, генератор напряжения, усилитель, чйтырехэлектродный преобразователь с токозадающими и двумя измерительными электродами, цепь термокоррекци За счет введения в устройство электрической схемы измерения разностного сихнала достигается лишь линеаризация преобразовательной характеристик и на основе этого несколько пов лшаетон точность измерения. Однако н;1ли чие солей в техническом растворе и колебание их состава не позволяют получать высокую точность измерения, особенно при малых концентрациях.

Из известных устройств для измерения концентрации веществ в жидкости по электропроводности растворов наиболее близким по технической сущности является прибор, содержащий че тырехэлектродный датчик, трубопровод цепь термокомпенсации, состоящую из моста переменного тока с термометром сопротивления в плече моста, усилитель, диф(1)еренциальный усилитель, блок питания, измерительный прибор 4

Недостатком устройства является невысокая точность измерения, обусловленная, во-первых, отсутствием термокомпенсации на широкий диапазон значений влияющих температур, вовторых, ручным вводом поправки на солевой состав примесей растворителя, что не допустимо при контроле fjHCTpo протекающих процессов.

Цель изобретения - повьаиение точi iocTH и чувствительности измерения концентрации растворов, а также расширение диапазона влияющих тe 4пepaтур у исследуемых жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в концентратомер введены емкость с растворителем и емкость с исследуемьну раствором,тройник с электромагнитными клапанами, причем один вход тройника через электромагнитный клапан подключен к емкости с растворителем, другой - к емкости с исследуемым раствором, а выход тройника к датчику; трубопровод, соединяющий выход тройника с входом датчика, снабжен нагревателем, который соединен с регулятором и задатчкком температуры; на выходе усилителя включена последовательная цепь, содержащая двухпозиционний переключатель и запоминающее устройство, оба выхода управляемого переключателя соединены с входом дифференциального усилителя через запоминающее устройство,,

f На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого концентратомера

Ок работает следующим образом. На управляемый тройник 1 попере„ менно через управляемые блоком управления 2 электромагнитные клапаны

3 и 4 их емкостей 5 и 6 подают соответственно растворитель и исследуемый раствор на его основе. В случае измерения электропроводности растворителя клапан 3 открыт, клапан 4 закрыт, растворитель самотеком из емкости 5 поступает через тройник, 1 с нагревателем 7 в четырехэлектродный датчик 8, а с выхода

0 датчика на слив.Нагрев растворителя контролируется датчиком температуры 9 тэегулятора температуры 10 с задатчиком 11, который регулирует ток 3 в цепи нагревателя 7 пропорционально разности между заданной температурой QjuA.- фактической температурой измеряемой жидкости на выходе нагревателя.

. н- АдГ%ктЗ

При достижении равенства температур ЯвА соответствует :з„ О, регулятор темперааурьа 10 подает сигнал в блок управления 2, который

„ включает блок питания 12 токовых электродов четырехэлектродного датчика 8f- включает регулятор 10, подготавливает цепь управления переключателем 13. Сигна/;. с измерительных электродов четырехэлектродного датчика 8 поступает на вход преобразователя сопротивление-электрическое напряжение 14. Этот сигнал корректируется термокомпенсационной цепью, состоящей из датчика температуры Й,

расположенного в корпусе четырехэлектрсдного датчика второго преобразователя сопротивление-электрическое напряжение 15. Скорректированный сигнал усиливается усилителем 16, с выхода которого он через управляе чый переключатель 13 подается rfa запоминающее устройство 17, где и запоминается. В следующем такте измерения блок управления 2 выключает клапан 3, отключает блок питания 12 и переводит переключатель 13 в нижнее положение. Схема готова к измерению электропроводности исследуемого раствора, для чего блок управления 2 включает клапан 4 и процесс измерения повторяется лишь с той разницей, что скорректированный сигнал ли с выхода усилителя 16 через второе положение переключателя -13 подается непосредственно на Второй вход дифференциального усилителя 18. Если учесть, что в первом входе последнего уже имеетсй сигнал от запоминающего устройства 17, то на выходе дифференциального усилителя 18 появляется усиленное напряжение

.

гдеК,К,К4- коэффициенты пропорциональности;

б - электропроводности соответственно растворителя и исследуемого раствора, С - концентрация раствора. Полученное напряжение пропорционально концентрации раствора С и фиксируется вторичным прибором 19.

Устройство позволяет получать разностный сигнал на выходе прибора, пропорциональный концентрации растворенного вещества и свободный от погрешностей измерения, вызванных колебаниями коэффициентов передач и чувствительности преобразующих звеньев, уходом параметров схемы от номинала, вызванным старением элементов схемы, колебаниями солевого состава примесей растворителя.

Формула изобретения

Кондуктометрический концентратомер, содержащий четырехэлектродный датчик электропроводности, трубопровод, по которому поступает исследуемая жидкость, цепь термокомпенсации, состоящую из моста переменного тока с термометром сопротивления в плече

моста, усилитель, дифференциальный усилитель, блок питания, измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в концентратомер введены емкость с растворителем и емкость с исследуемым раствором, тройник с электромагнитнмии клапанами, причем один вход тройника через электромагнитный клапан подключен к емкости с растворителем, другой - к ем0кости с исследуемым раствором, а выход тройника - к датчику; трубопровод, соединяющий выход тройника с выходом датчика, снабжен нагревателем, который соединен с регулятоS ром и задатчиком температуры; на выходе усилителя включена последовательная цепь, содержаи1ая двухпозиционный переключатель и запоминающее устройство, оба выхода управляемого переключателя соединены с входом дифференциального усилителя через запоминающее устройство.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химического производства. М., Машиностроение, 1966, с. 380-382, рис. 261.

2. Авторское свидетельство СССР № 161954, кл. G 01 N 27/04, 1964.

3. Авторское свидетельство СССР Г 545934, кл. G 01 N 27/22, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР № 97405, кл. G 01 N 27/02, 1950 (прототип).

V Ф

3f(S3ag-gtp)