Устройство для определения физико-химических параметров различных сред Советский патент 1982 года по МПК G01N35/00 

, , : . I

Изобретение относится к устрой ствам для определения физико-химических параметров жидких, сыпучих и твердых сред кондуктометрическим методом и может быть использовано для научных исследований свойств этих сред, контроля технологических процессов в горной, химической, металлургической, медицинской,пищевой, атомной, строительной и других; отраслях промышленности.

Известны устройства для измерения влажности сыпучих материалов,содержащие генераторы беременного напряжения, питающие измерительные схемы с датчиками СИ.

Недостатками устройств,, принцип работы которых основан на измерении тока в цепи датчика, включенного в измерительную схему, являются зависимость метрологич ких характеристик (точности и стабильности) измерения от воздействий внешних факторов, поляризационных явлений, нелинейности вы ходных сигналов при измерении физико-химических параметров, сред с большим диапазоном по электрической проводимости и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее в.себе датчик, операционный усилитель в режиме генератора переменного напряжения, соединенный с вхо10дом частотомера, выход которого через преобразователь постоянного тока подключен к регистрирующему прибору С 2.

Недостатками этого устройства,

15 принцип действия .которых основан на частотном кондуктометрическом методе измерения, являются, нелинейная -зависимость частотных сигналов от измерения электрической проводи20мости измеряемых сред снижает точность измерения; зависимость разрешающей способности от вида применяемых частотно-задающих цепочек;

зависимость стабильности измерений от внешних факторов; необходимость применения определенных частотно-, задающих цепочек в случае заземления датчика, что снижает функциональные возможности.устройств.

Цель изобретения - повышение точности, разрещающей способности и стабильности измерений.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик, операционный усилитель в режиме генератора переменного напряжения, соединенный с входом частотомера, выход которого через преобразователь постоянного тока подключен к регистрирующему прибору, датчик использован в качестве резистора интегрирующей частотно-задающей RG-цепочки операционного усилителя и включен в отрицательную обратную связь между выходом и инвертирующим входом усилителя, а конденсатор интегрирующей час тот но- за дающей КС-цепочки включен между инвертирующим входом усилителя и общим проводом усилителя ,причем при необходимости заземляется или общий провод операционного усилителя, или

выход усилителя с датчиком.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства с заземленным общим проводом усилителя на фиг. 2 - то же, с заземленным выходом операционного усилителя с датчиком.

включает в себя операционный усилитель 1, интегрирующук час тот но-за дающую RC-цепочку 2, представляющую последовательно

соединенные датчик 3 с конденсатором 4, резистор 5 положительной обратной связи усилителя, частотомер 6, соединенный через преобразователь 7 постоянного тока с регистрирующим прибором 8.

- При выходном напряжении усилителя, когда оно максимально, а полярность по отношению к общему проводу положительна C+Ugy,, V,Q ), конденсатор k начинает заряжаться через экагивалентное сопротивление R j датчика 3. В операционном усилителе 1 напряжение на конденсаторе сравнивается с частью выходного напряжения, поданного через положительную обратную связь (резистор 5) на его неинвертирующий вход (+). Амплитуда

напряжения на выходе усилителя 1 постоянная до тех пор, пока напряжение на конденсаторе меньше напряжения на неинвертирующем входе усилителя 1. Как только напряжение на конденсаторе станет больше напряжения на неинвертирующем входе усилителя, напряжение на выходе усилителя быстро достигает максимального в отрицательного значения (-U млксУ После этого конденсатор k начинает перезаряжаться до тех пор, пока усилитель переходит в состояние, при котором максимальное выходное

S напряжение станет положительным Ш4«ц. ) и т.д.

Период генерируемых колебаний определяется параметрами интегр| 1- рующей RC-цепочки, т.е. эквивалёнт0 ным сопротивлением R датчика 3 и емкостью конденсатора. f

Т ,

S где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров элементов усилителя. С выхода операционного усилителя 1 сигнал с частотой, пропорциональной электрической проводимости из меряемрй среды, поступает на вход частотомера 6 и.далее через преобразователь 7 постоянного тока - на регистрирующий прибор 8.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность измерений в 2-3 раза, благодаря линеэ1ной зависимости измерения выходного сигнала от изменения физикохимических параметров, а следовательно, и электрической проводимости исследуемых сред, и добиваться высокой помехоустойчивости. Кроме того, разрешающая способность устроиj ства повышается в 3-5 раз при увеличении стабильности измерений в несколько раз. Более того, использование предлагаемого изобретения позволяет шире применять кондуктометрический метод измерения в сочетании с элементами вычислительной техники в различных, областях иародного хозяйства, научных исследованиях.

Формула изобретения

Устройство для определения физико-химических параметров различных