Устройство для измерения электропроводности жидкости Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к физикохимическим исследованиям и может быть применено для измерения электр проводности жидких технологических сред, применяемых в промышленности. Известно устройство для измерения электропроводности жидкостей, содержащее источник переменного напряжения, компенсационнЕлй мост, одним из плеч которого является контактная кондуктометрическая ячейка, и индикатор баланса моста 1. Однако в устройстве для определения активной составляющей сопроти ления ячейки проводят раздельную компенсацию активной и реактивной составляющей ее сопротивления, что трудоемко и требует для проведения измерения длительного времени, а эт умен1 шает точность измерения из-за значительного нагрева измеряемой жидкости проходящим через нее током Наиболее близким техническим решением является устройство для изме ния электропроводности, которое содержит измерительный мост, в три плеча которого включены активные .сопротивления, а в четвертое - ячей ка, источник питания моста включен в диагональ моста, в другую диагона моста включены два детектора, сумматор, измеритель 2. Из-за несовпадения по фазе напряжения питания с током, протекгиоцим через ячейку, напряжение на выходе преобразователя не будет пропорционально только активной составляющей сопротивления ячейки, что приводит к возникновению погрешности в результате измерения активного сопротивления ячейки. Погрешность измерения будет пропорциональна разности (cos 0 - COSOL), величина которой зависит От соотношения активной и реактивной составляющей сопротивления ячейки с жидкостью, а это приводит к непостоянству величины погрешности при измерении электропроводности жидкостей, имеющих различную величину удельного сопротивления или различный состав. Цель изобретения - повышение точности измерения электропроводности жидких сред. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем измерительный мост, в три плеча которого включены активные сопротивления, а в четвертое - ячейка, источник питания моста включен в диагональ моста, в другую диагональ моста включены два детектора, сумматор и измеритель, детекторы выполнены синхронными причем измерительный вход одного из детекторов подключен к ячейке, а измерительный вход второго - к смежному плечу измерительного моста, синхронизирукадие входы каждого из детекторов, соединены с активными сопротивлениями, образующими два других смежных плеча измерительного моста и включенньпии относительно диагонали питания моста последовательно элементом этого моста, к которым подключены входы соответствующих преобразователей напряжения, выходы преобразователей подключены к входам суммирующего устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения электропроводности жидкости, содержащее генератор 1 переменного напряжения, синхронный детектор 2, активное сопротивление 3 контактную кондуктометрическую ячейку, активное сопротивление 5, регулируемое по величине активное сопротивление 6, синхронный детектор 7, сумматор 8, измеритель 9 напряжения (нуль-индикатор).

На фиг. 2 изображена векторная диаграмма, поясняющая работу прибора, где: ток 1 , протекающий через последовательно соединенные активные сопротивления 5 и б; ток 1, через последовательно соединенные активное сопротивление 3 и контактную кондуктометрическую ячейку 4 Urj,, Ug и U(, падения напряжения на соответствующих активных сопротивлениях 3, 5 и 6; и - падение напряжег ния на контактной кондуктометрическо ячейки 4, угол oi сдвига фаз между токами 1 угол сдвига фаз между током и напряжением на контактной кондуктометрической ячейке,

В устройстве контактная кондуктометрическая ячейка 4 и активные сопротивления 3,5 и 6 образуют измерительный компенсационный мост. Выход генератора 1 переменного напряжения соединен с диагональю питания измерительного моста, т.е. с соединениями активных сопротивлений 3 и 5, и контактной кондуктометрической ячейки 4 с регулируемым по величине активным сопротивлением б. Измерительный -вход детектора 2 подключен параллельно контактной кондуктометрической ячейке, а его синхронизирующий вход параллельно активному сопротивлению 3, которое соединено, относительно диагонали питания измерительного моста, последовательно контактной кондуктометрической ячейке 4. Измерительный вход детектора 7 подсоединен параллельно регулируемому по величине активному сопротивлению 6, а синхронизирующий вход параллельно активному сопротивлению 5, которое соединено относительно диагонали измерительного моста, последовательно регулируемому по величине активному сопротивлению . j6. Выходы детекторов 2 и 7 соединены с входом измерения напряжения (нульиндикатора) .

Устройство работает следующим образом.

0 С генератора 1 переменного напряжения, переменное напряжение Un А sintJt подается на диагональ питания измерительного моста. При этом, через последовательно соединенные, относительно диагонали питания моста,

активное сопротивление 3 и контактную кондуктометрическую ячейку 4 протекает ток Ij В sinfrDt + oi-) , а через последовательно соединенные активные сопротивления 5 и 6 ток

0 1 С . На измерительный вход детектора 2 поступает напряжение Ui, |г„| в sin (W t -fot - Ф ). На синхронизирующий вход этого преобразователя поступает напряжение

5 и 2 .( +ot). Выходное напряжение детектора. 2 пропорционсшьно среднему значению напряжения U, которое действовало на его вход в течение полупериода напряжения Uf

Q И равно .

%w.a jVgl654cot c -4).d(u)).2R-K . .

5 при этом и пропорционально проекции напряжения на ячейке U/, на направления тока З./, т.е. падение напряжения на активном сопротивлении ячейки и, которое пропорционально активному сопротивлению контактной кондуктометрической ячейке с раствором. На измерительный вход детектора 7 поступает напряжение U , На синхронизирующий вход этого детектора поступает напряжение с сопротивления 5 U R С sinw t и выходное напряжение с преобразователем 7

ftbK.)tr

Q и равно среднему значению входного напряжения. Для того, чтобы определить состояние равновесия моста, необходимо сравнить напряжения с детекторов 2 и 7. Для этого используется сумматор 8, где эти напряжения сравниваются по величине. Ра:зница напряжений Ug, и , о дается на измерительный прибор. Изменением величины напряжения б выбирают такую его величину, при котоО Ро выходные напряжения с детекторов 2 и 7, пропорциональные активным составляющим сопротивлений контактной кондуктометрической ячейки и сопротивления 6, а их разница и, следовательно, выходное напряжение сумматора 8 равна нулю. В этом случае изменение сопротивления 6 прекращается и процесс уравновешивания мост заканчивается и мост уравновешен по активным составляющим сопротивле ний, а изменение реактивных сопротивлений не влияет на результат ура новешивания. Величина активного сопротивления 6, при которой мост достиг состояния равнойесия, равна Активному сопротивлению контактной кондуктометрической ячейки с раство ром. формула изобретения Устройство для измерения электро проводности жидкости, содержащее измерительный мост, в плечи которо.го включены активные сопротивления и измерительная ячейка, источник питания моста соединен с диагональю моста, а другая диагональ соединена с двумя детекторами, су « атором и измерителем, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, детекторы выполнены синхронными, измерительный вход одного из детекторов соединен с ячейкой, измерительный вход другого - со смежньм плече моста, синхронизирующие входы каждого детектора соединены, с активными сопротивлениями, образующими два других смежных плеча моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лопатин Б.ft. Кондуктометрия, Новосибирск, 1964, с. 122. 2.Авторское свидетельство СССР I 619842, кл. G 01 N 27/02, 1974 (прототип).