Кондуктометр

 

В. А, Матвеев, Ю. С. Данилов, Д. К. Коллер

П. А. Обновленский и А. П. Матвеенко (22) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии (71) Заявитель (54) КОНДУКТОМЕ 1Р

Изобретение относится к кондукто метрии.

Известны кондуктометры с устройством термокомпенсации, например кондуктометрический концентратомер, в котором схема термокомпенсации вы5 полнена на пассивных элементах $1).

Недостатки таких устройств состоят в том, что параметры схемы термокомпенсации влияют на параметры кондуктометра, так как имеют низкое входное и выходное сопротивления, создают дополнительные ошибки при введении термокомпенсации по нелинейному закону, которому подчиняется изменение электропроводности от температуры.

Известен также кондуктометр с устройством термокомпенсации, исполь- ро зованный в автоматической системе с термокомпенсацией, для измерения проводимости, в которой термокомпенсация выполнена на операционном уси2 лителе, а термистор включен в его обратную связь 2 ).

Недостаток кондуктометра состоит в тюм, что узел термокомпенсации не содержит элементов линеаризации термистора, что приводит к возникновению ошибки измерения.

В кондуктометре нет схемы подстройки температурного коэффициента, что при переходе от одной среды к другой также приводит к возникновению ошибки измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения электропроводности в широком диапазоне температур.

Поставленная цель достигается теМ, что в кондуктометре, содержащем датчик и подключенный к нему измеритель" . ный блок с устройством термокомпенсации на операционном усилителе и термисторе,в измерительный блок дополнительно введены операционный усилитель, резистор и два делителя напряжения, причем инвертируюший вход до10008 ий

Я ч

1I6 ее IS

26 ь25 з (2) делитель нап

Схема, постоенная на усилителе V2, неинвертируля V1. производит линеаризацию температурной характеристики терморезистора Я яет термокомо по уравнению (3), воспроизводящему закону, закон изменения сопротивления термо(1), котороЗз резистора под влиянием температуры турное измере- водности тех- t ной и ряда л1=-К

oR +@ (3) енности 1

46 где R - сопротивление терморезисто о (1)

J ра при заданной температуtî

Р— сопротивление терморезисто t ра при текущей температуре ь

45 . К и  — постоянные коэффициенты. о

С учетом операции линеаризации параметры схемы (см; чертеж) выбирают

X = о

1+с et где X —Х0щ В = В, R2/К.1-Я4 R2=R, о

1 2(3 4) 0

Значение величин КО и В находят по формуле (3) для различных значений t u t соответствующих значений

R и

Кондуктометр работает следующим образом °

3 полнительного усилителя подключен через резистор и термистор к выходу основного усилителя, инвертирующ вход дополнительного усилителя подключен к выходу основного усилител через первый делитель напряжения, а выход дополнительного усилителя подключен через второй делитель нап ряжения к неинвертирующему входу ос новного усилителя.

На чертеже показана принципиальная схема прибора.

Кондуктометр содержит датчик 1 и измерительный блок 2. В состав изм рительного блока входят генератор 3 выходной преобразователь 4, опера= ционный усилители U 1 и V 2, термистор R, делители напряжения П 1 и

П 2, резисторы Р„- R<. Усилители, термистор, делители напряжения и резисторы образуют схему термокомпенсации. Датчик подключен к иэмерител ному блоку. В измерительном блоке инвертирующий вход (-) усилителя

V Q подключен через резистор R и термистор R к выходу усилителя V 1, неинвертирующий вход (+) усилителя

V 2 подключен к выходу усилителя Ч 1. через делитель напряжения П 1, а выхо) усилителя V 2 через ряжения П 2 подключен к ющему входу (+) усилите

Устройство осуществл пенсацию по нелинейному выражаемому уравнением му подключается темпера ние удельной электропро нологических сред калий других отраслей промышл удельная электропроводность контролируемой среды при текущей температуре t, см м"1; удельная электропроводность среды, приведенная к заданной температуре с,см-м "; температурный коэффициент, 1/Со; отклонение температуры t от заданной t<, С дс=

Принцип работы устройства следующий.

Напряжение (сигнал) U .,которое необходимо скомпенсировать по температуре, поступает на инвертирующий

75. 4 вход усилителя Ч 1, устройства термокомпенсации и в соответствии со схемой преобразуется в напряжение U < по эакону, описываемому уравнением

1 3

ОГ R

4 т. 1

Гдв 0Г- напряжение до компенсации по температуре, В

0>- напряжение после компенсации по температуре, 8

К и.К2- коэффициенты передачи первого П1 и второго П2 делителей напряжения;

Й - сопротивление терморезистора при текущей температуре;

Я„-R - сопротивления соответствующих резисторов схемы.

Операция, выполняемая устройством термокомпенсации по уравнению {2), соответствует закону изменения электропроводности (1), значения параметров схемы выбирают исходя иэ условий

Ц -(Е И -u-R (Д К К,1 Э g y g(1 1 2 г " 4 R<+ р

S 1000

Напряжение генератора Ut. поступает на инвертирующий вход усилителя

Чl устройства термокомпенсации. Устройство преобразует напряжение 0 1по закону термокомпенсации в соответ- S ствии с температурой t терморезистора Й,1 в напряжение 0п и с выхода

V1 подает его на вход датчика 1 по питанию, С выхода датчика сигнал, пропорциональный удельной электро- 1В проводности среды Х0, приведенной к заданной температуре tо, поступает на выходной преобразователь 4, который преобразует его в выходной сигнал. 1S

Так как на выходной сигнал датчи-. ка оказывают одинаковое воздействие как электропроводность, так и напря-. жение питания, а напряжение питания регулируется схемой в зависимости 20 от температуры, то выходной сигнал датчика оказывается скомпенсированным по температуре и диапазон его йэменения зависит только от изменения электропроводности под влияни- 25 ем состава контролируемой среды. Диапазон сигнала оказался значительно уже.

Кондуктометр позволяет производить введени термокомпенсации по Зв нелинейному закону при одновременной линеариэации характеристики термистора, что повышает точность измерения электропроводности в широком диапазоне температур. Введение второго усилителя с делителями позволяет прос. то и удобно изменять диапазон темпе875 4 ратур и температурный коэффициент без влияния на настройку основного диапазона изменения электропроводности, что важно при работе с кондуктометрами в производственных условиях;

Формула изобретения, Кондуктометр, содержащий датчик и подключенный к нему измерительный блок с устройством термокомпенсации на операционном усилителе и термисторе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения электропроводности в широком диапазоне температур, в измеритель-. ный блок кондуктометра дополнительно введены операционный усилитель,. резистор и два делителя напряжения, причем инвертирующий вход дополнительного усилителя подключен

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP 393655, кл. G 01 и 27/02, 1972, 2. Патент США и 3965414. кл . G:0 1 N 27/ч2, 1976 (прототип).

Составитель Г, Кулаков

Редактор С.Пекарь Техред О. Неце Корректор И. Шулла

Заказ 1369/45 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. M-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4