Кондуктометр Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

(54) КОНДУКТОМЕТР

1

Изобретение относится к контрольно-измерител ной технике и может быть использовано для контроля и регулирования концентрации проводящих жидкостей непосредственно в технологическом аппарате в химической, нефтехимической, пищевой и дру- j гих отраслях промыщленности.

Известны кондуктометрические концентратомеры с датчиком погружного типа, помещаемым непосредственно в измеряемую жидкость, находящуюся в технологическом аппарате, обычно металлическом.10

Такие концентратометры содержат датчик, имеющий измерительную катущку индуктивности, наматываемую на каркас. С целью увеличенная чувствительности внутри каркаса помещается ферритовый сердечник. Данная катущка помещается в изолирующий ее от раствора электролита стакан из диэлектрического материала. Стакан с измерительной катущкой помещается в исследуемую жидкость, находящуюся в технологическом аппарате, в большинстве случаев метал- ,лическом.

Катущка индуктивности включается в схему, измеряющую изменения ее (катущки

индуктивности) параметров в зависимости от удельной электропроводимости 3t, окружающей данную катущку проводящей жидкости. Изменение параметров (например добротности Q) измерительной катущки происходит за счет потерь энергии магнитного переменного поля на создание вихревых токов в окружающей жидкости. Кондуктометры с такими датчиками позволяют измерять электропроводимость хорощо проводящих жидкостей непосредственно в технологическом аппарате 1.

Однако кондуктометры с такими датчиками не обладают линейной зависимостью выходного сигнала от величины измеряемой электропроводимости раствора и требуют необходимости индивидуальной градуировки каждого кондуктометра «по месту, так как объем взаимодействующего с внещним полем измерительной катущки раствора для каждого технологического аппарата различен, положение этой катущки относительно стенок металлического аппарата, а также относительно его выступающих металлических конструктивных элементов заранее не определено. Эти стенки и металлические части существенно влияют на взаимодействие поля измерительной катушки индуктивности с окружающим объемом раствора, поглощая часть энергии поля и внося большие погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является кондуктометр, содержащий измерительную катушку индуктивности, намотанную на каркас и помещенную в диэлектрический изолирующий стакан, который погружается в исследуемую жидкость 2.

Такое устройство позволяет измерять удельную проводимость жидкости.

Однако кондуктометр с таким датчиком имеет большую погрешность измерений электропроводимости проводящих жидкостей, не имеет линейной зависимости выходного сигнала кондуктометра от измеряемого параметра и требует индивидуальной градуировки «по месту из-за того, что объем взаимодействующего с внещним полем измерительной катущки раствора для каждого технологического аппарата различен, положение катушки относительно стенок металлического технологического аппарата, а также относительно его выступающих металлических конструктивных элементов заранее не определено.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения электропроводимости проводящих жидкостей и обеспечение линейной зависимости выходного сигнала.

Указанная цель обеспечивается тем, что кондуктометр, содержащий измерительную катушку индуктивности, намотанную на каркас и помещенную в диэлектрический изолирующий стакан, снабжен электромагнитным экраном, охватывающим диэлектрический изолирующий стакан с измерительной катушкой индуктивности, экран выполнен в виде полого тела, образованного вращением гиперболы вокруг оси измерительной катушки индуктивности, имеет отверстия и соединен с заземленным концом катушки.

На чертеже схематически изображен предлагаемый кондуктометр.

Кондуктометр имеет каркас 1 с ферритовым сердечником 2, намотанную на каркас измерительную катушку индуктивности 3, помещенную в диэлектрический изолирующий стакан 4, электромагнитный экран 5 с экваториальными отверстиями 6, шайбы 7, соединяющие изолирующий стакан 4 с электромагнитным экраном 5, стержень погружения 8. Для фиксации предлагаемого датчика в технологическом аппарате 9 с металлическими конструктивными элементами 10 служит фланец 11. Измерительная катушка 3 включается в измерительную схему 12.

Кондуктометр работает следующим образом.

Переменный ток, создаваемый измерительной схемой 12, протекая по измерительной катушке 3, создает вокруг нее переменное магнитное поле. Амплитуда этого поля неравномерно распределена вдоль длины измерительной катущки 3 (максимальна в центре катушки и по закону, близкому к гиперболическому, спадает к краям). Высокочастотное электромагнитное поле, проникая в ограниченный электромагнитным экраном 5 объем исследуемой проводящей

жидкости, наводит в ней вихревые токи, создающие вторичное магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем измерительной катущки 3, приводит к уменьшению индуктивности этой катушки.

Для выравнивания результирующего магнитного поля по длине измерительной катушки 3 форма электромагнитного экрана 5 должна способствовать уменьщению потерь высокочастотного магнитного поля пропорционально распределению амплитуды магнитного поля вдоль длины катущки 3. С этой целью и выбрана названная форма электромагнитного экрана. Измерительная катушка 3 совместно с е.мкостью измерительной схемы образует последовательный колебательный контур, который должен автоматически настраиваться в резонанс с частотой высокочастотного электромагнитного поля. При настройке в резонанс контура, состоящего из измерительной катущки 3 и емкости измерительной схемы, определяется

добротность измерительной катушки 3 (Q), а по ней и электропроводимость жидкости.

Таким образом, за счет применения в предлагаемом кондуктометре электромагнитного экрана, позволяющего ограничить

объем взаимодействующей с магнитным полем измерительной катушки индуктивности исследуемой жидкости и исключающего влияние технологического аппарата, его металлических конструктивных особенностей, положения измерительной катушки индуктивности в технологическом аппарате на процесс измерения, по сравнению с известными устройствами повышается точность измерений электропроводимости проводящих жидкостей и линеаризовывается завис уость

выходного сигнала кондуктометра от измеряемого параметра.

Формула изобретения

Кондуктометр, содержащий измерительную катушку индуктивности с одним заземленным концом, намотанную на каркас и помещенную в диэлектрический изолирующий стакан, отличающийся тем, что, с целью уменьщения погрешности измерения электропроводимости проводящих жидкостей и обеспечения линейной зависимости выходного сигнала, он снабжен электромагнитным экраном, в который помещены диэлектрический изолирующий стакан с измерительной катущкой индуктивности, выполненный в виде полого тела, образованного вращением гиперболы вокруг оси измерительной катушки индуктивности, причем экран имеет отверстия и соединен с заземленным концом катушки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заринский В. А., Ермаков В. Н. Высокочастотный химический анализ. М., «Наука, 1970, с. 74.

2.Десова А. А. Энциклопедия измерений, контроля и автоматизации.Вып. 3, 1969, с. 3 (прототип).

iZ