Кондуктометрическое устройство Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

1

Изобретение относится к физикомеханическому анализу/ а именно к устройствам контроля параметров электролитов путем измерения их ; удельной электрической проводимости (УЭП), и может найти применение в тех отраслях промышленности, где требуется вести контроль параметров электропроводящих сред.

Известно устройство для измерения параметров электролитов, содержащее источник переменного напряжения и два датчика электропроводности, которые включены дифференциально 1

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения из-за изменений УЭП жидкости, не связанных с контролируемым параметром .

Наиболее близким к предлагаемому является кондуктометрическое устройст во, которое содержит измерительный и компенсациошшй датчик трансформаторного типа, причем измерительный датчик снабх ен насадкой с профилированной прорезью. Входы обоих датчиков подключены к одному источнику питания переменного тока, а выходы соединены дифференциально и подключены ко входу измерительного прибоpa. Принцип действия известного устройства основан на изменении связи между питаквдим и измерительным трансформаторами датчика в результате изменения геометрических размеров жидкостного витка по мере изменения уровня жидкости 12.

Недостатком известного устройства является зависимость показаний

io измерительного прибора от УЭП электролита, которая зависит от температуры, концентрации и других факторов что снижает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точISности измерения путем исключения влияния УЭП электролита на результаты измерений.

Указанная цель достигается тем, что кондуктометрическое устройство,

20 содерхсащее измерительный и конденсационный датчики, генератор переменного напряжения, подключенный к входам этих датчиков, и измерительный прибор, дополнительно снабжено ис25точником опорного напряжения и схемой сравнения, причем генератор переменного напряжения выполнен регулируемым, первий и второй входы i схемы сравнения подключены к выходу

30 компенсационного датчика и источнику опорного напряжения соответственно, вьаход схемы сравнения соединен с управляющим входом генерато переменного напряжения, а измерител ный прибор подключен к вьпсоду измерительного датчика. Схема сравнения выполнена в виде последовательно соединенных усилите ляу.вход которого подключен к выходу компенсационного датчика, детектора и суммируюцего интегратора, первый вход которого соединен с выходом детектора, второй - с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом генератора переменного напряжения. На чертеже представлена схема устройства. Кондуктометрическое устройство содержит регулируемьлй генератор 1 переменного напряжения, который подключен параллельно к входам измерительного и компенсационного дат чиков 2 и 3 трансформаторного типа с жидкостными витками 4 и 5 связи. Выходы датчиков 2 и 3 подключены к входам идентичных усилителей 6 и 7 соответственно, которые работают в режиме источника напряжения, управляемого входным током. Выходы усилителей 6 и 7 соединены с измери тельным прибором 8 и детектором 9 соответственно. Первый и второй входы интегратора 10 соединены с выходом детектора 9 и источником 1 опорного напряжения, а выход - с управляющим входом генератора 1. Ис точник 11 выполнен в виде параметрического стабилизатора на прецизионных стабилитронах, усилитель 7, детектор 9, интегратор 10 образуют схему 12 сравнения выходного сигнала датчика 3 с опорным напряхсением источника 11. При фиксированном выходном напря жении генератора 1 под действием синусоидального напряжения Up, подводимого к входам датчиков 2 и 3 на выходе усилителей б и 7 появляют ся напряжения Ц и U 2. амплитуды которых определяют по формулам (1 Ц, klp({f)h 0 kUr,, , где k - коэффициент пропорциональ ности, зависящий от пара метров датчиков 2 и 3 (чксло витков в трансфор маторах, геометрических размеров и т.д.), а такж параметров усилителей 6 и 7; X - УЭП электролита, в котор производят измерения; f(h)- функция, определяемая из менением геометрических размеров жидкостного вит ка 4 измерительного датчика 2 в зависимости от измеряемого параметра, например от уровня злектролита. Из формулы (1) видно, что напряжение на выходе усилителя 6, подключенного к измерительному датчику 2, зависит как от функции f(h), свя- занной с измеряемь м параметром, так и от УЭП электролита. Д фференциальное включение измерительного прибора (как это сделано в известном устройстве),обеспечивает только частичную компенсацию влияния УЭП электролита на результаты измерений. При (Дифференциальном включении напряжение, приложенное к измерительному прибору, определяют по формуле и, -и (f (h)-i Из формулы (3) видно,что показания измерительного прибора не зависят от УЭП электролита только в одной точке измерения, когда fIh) 1, Для всех остальных значений уровня показания прибора пропорциональны УЭП, что приводит к погрешности измерений. В устройстве выходное напряжение источника 1 не является постоянной величиной, а изменяется в зависимости от УЭП электролита. Устройство работает следующим образом. Под действием напряжения генератора 1 на выходе усилителей 6 и 7 появляются напряжения, которые расчитывают по формулам (1) и (2). Выходное напряжение усилителя 6, пропорциональное уровню электролита, регистрируют с помоцыо измерительного прибора 8. Выходное напряжение усилителя 7 выпрямляется детектором 9. и суммируется в интеграторе 10 с опорным напряжением противоположно- го знака. В случае равенства по модулю опорного напряжения и выходного напряжения детектора 9 суммарное напряжение на входе интегратора 10 равно нулю, при этом выходное напряжение схемы 12 сравнения и напряжение генератора 1 остаются на первоначальном уровне. При изменении УЭП электролита, например Под действием окружающей температуры, происходит соответствующее изменение напряжений на выходах усилителя 7 и детектора 9, что, в свою очередь, приводит к нарушению равенства напряжений на входах интегратора 10. Сигнал разбаланса вызывает изменение управляющего напряжения на выходе схемы 12 сравнения и, как следствие изменение выходного напряжения генератора 1. Причем схема устройства построена таким образом, что при увеличении напряжения на выходе усилителя 7 выходное напряжение генера тора 1 уменьшается, а при уменьшении - увеличивается. Изменение напрях еиия генератора 1 происходит до тех пор, пока напряжение на выходе детектора 9 не станет равным первоначальному Значению, соответствующе му номинальному значению УЭП электро лита. При этом сигнал разбаланса на выходе интегратора 10 равен нулю, а управляющее напряжение схемы 12 принимает новое установившееся значение Учитывая формулу (2), выходное напр жение генератора 1 в установившемся режиме рассчитывают следующим образом:iH номинальное напряжение на выход усилителя 7. Подставив значение U,. в формулу (1), получают и, ) Следовательно, в данном устройстве напряжение, поступающее на измерительный прибор, не зависит от УЭП,а определяется только уровнем электролита и номинальным напряжением на выходе усилителя 7,которое в процессе измерения автоматически поддерживается постоянным. Таким образом, положительный эффект в данном кондуктометрическом устройстве заключается в повышении точности измерения путем исключения влияния УЭП на результаты измерений Данное устройство может найти применение при построении различных кондуктометрических приборов: указателях уровня электролита, кондукто Яётрических компараторах, а также в тех отраслях промышленности, где требуется вести контроль параметров электропроводящих сред. Формула изобретения 1.Кондуктометрическое устройство, содержащее измерительный и компенсационный датчики, генератор переменного напряжения, подключенный к входам этих датчиков, и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повьаиения точности изперепил, устройство дополнительно снабжено источником опорного напряжения и схемой сравнения, причем генератор переменного напряжения выполнен регулируег им, первый и второй входил схемы сравнения подключены к ви:;оду компенсационного датчика и источнику опорного напряжения соответственно, выход схегфа сравнения соединен с управляющим входом генератора переменного напряжения, а измерительный прибор подключен к выходу измерительного датчика. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что схема сравнения выполнена в виде последовательно соединенных усилителя, вход которого подключен к выходу компенсационного датчика, детектора и су вдируюцего интегратора, первый вход которого соединен с выходом детектора, второй - с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом генератора переменного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 124702, кл. G 01 N 27/02, 1959.