Устройство для измерения электрической проводимости

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ, содержащее датчик электрической проводимости , состоящий из двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводов, на каждом из которых намотано по обмoткe одна является обмоткой возбуждения , другая - измерительной, генератор синусоидального напряжения. милливольтметр переменного тока, причем один вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, а другой - заземлен, отличающееся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности,- в него введены дополнительная обмотка, идентичная обмотке возбуждения и расположенная на том же магнитопроводе , и усилитель с единичным коэффициентом усиления, причем обмотки возбуждения и дополнительная включены встречно, инвертирующий вход VO Ч| усилителя соединен с выводом обмотки возбуждения, а неинвертирующий - с вьгоодом дополнительной обмотки, выход усилителя соединен с общим выводом обмоток возбуждения и дополнительной . 6 со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (! !) 762 А

4(5!) С 01 К 27/02

Э

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .:

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ,(21) 3297431/24-21 (22) 08.06.81 (46) 07.02.85.Бюл.У 5 (72) В.Г.Гусев, Е.Л.Леонидов и К.M.Âàëèòîâ (71) Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе,., (53) 621.317.72 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 109917, кл. G Ol Н 27/22, 1954.

2. Патент Великобритании

И 961903, кл. G 1 И, 1956 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭИЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ, содержащее датчик электрической проводимости, состоящий из двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводов, на каждом из которых намотано по обмотка одна является обмоткой возбуж дения, другая — измерительной, генератор синусоидального напряжения, миллнвольтметр переменного тока, причем один вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, а другой — заземлен, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности, в него введены дополнительная обмотка, идентичная обмотке возбуждения и расположенная на том же магнитопро- воде, и усилитель с единичным коэффициентом усиления, причем обмотки возбуждения и дополнительная включены встречно, инвертирующий вход усилителя соединен с выводом обмотки возбуждения, а неинвертирующнй— с выводом дополнительной обмотки, выход усилителя соединен с общим выводом обмоток возбуждения и дополнительной.

1!38762

Устройство относится к измерительной технике и предназначено для измерения электрической проводимости электролитов.

Известно устройство для измерения электрической проводимости, содержащее датчик электрической проводимости, состоящий иэ двух тороидаль ных магнитопроводов, расположенных соосно, на каждом иэ которых намо" тано по обмотке: одна является обмоткой возбуждения, другая — измерительная, генератор синусоидального напряжения, милливольтметр переменного тока. Один вывод обмотки возбужде- l5 ния соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, другой заземлен . Один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольт метра переменного тока, другой — 20 заземлен fl 1.

Принцип действия устройств основан на том, что электропроводная среда является связывающим звеном между генератором и милливольтмет- 25 ром, причем величина связи пропорциональна проводимости сред.

Недостатком этих устройств является значительная температурная

30 погрешность, вызываемая изменени- ем активного сопротивления обмотки возбуждения и параметров магнитопроводов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения электрической проводимости электропроводной среды, содержащее цепь компенсации, состоящую из двух обмоток, намотанных по одной на каждом иэ двух тороидальных ферромагнитных магнитопро водов, одна является обмоткой возбуж дения, другая — измерительной, и соединенных между собой через переменное сопротивление, генератор синусоидаль- 5 ного напряжения, милливольтметр переменного тока, причем вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, а другой. заэемлен Г2 3. 50

При измерении изменением перемен. ного сопротивления добиваются нулевого показания милливольтметра, причем величина переменного сопротивления однозначно определяет электри- 55 ческую проводимость среды;

В этом устройстве за счет использования мостовой схемы значительно

2 снижается погрешность, вызванная изменениями активного сопротивления обмотки возбуждения и параметров ферромагнитных магнитопроводов.

Однако устройство имеет значительную температурную погрешность, вызванную изменениями активного сопротивления обмоток возбуждения и цепи компенсации.

Целью изобретения является уменьшение.температурной погрешности за счет исключения влияния на результат измерения сопротивления обмоток.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения электрической проводимости, содержащее датчик электрической проводомости, состоящий из двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводов, на каждом иэ которых намотано по обмотке, одна является обмоткой возбуждения, другая— измерительной, генератор синусондального напряжения, милливольтметр переменного тока, причем один вывод обмотки возбуждения .соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, а другой †. заземлен, дополнительно введены дополнительная обмотка, идентичная обмотке возбуждения и расположенная на том же магнитопроводе, и усилитель с единичным коэффициентом усиления, причем обмотки возбуждения и дополнительная включены встреч но, инвертирующий вход усилителя соединен с выводом обмотки возбуждения, а неинвертирующий — с выводом дополнительной обмотки, выход усилителя соединен с общим выводом

° обмоток возбуждения и дополнительной.

На чертеже приведена схема устройства для измерения электрической проводимости.

Устройство состоит из датчика, включающего в себя два тороидальных ферромагнитных магнитопровода 1 и 2,,расположенных соосно, на одном из которых 1 намотаны две идентичные обмотки возбуждения 3 и дополнительная 4, на другом — обмотки измерительная 5, генератора 6 синусоидального напряжения, усилителя 7 с единичным коэффициентом усиления, милливольтметра 8, причем обмотки возбуждения 3 и до

62 где, в0а6

Р рю/ + Воаб

W11

2 ивм а воаВ

aw.—

B03 S

1 Щ

При появлении на обмотке возбужде"воа К = (""1+ "отм Ж в дополнительной обмотке 4 наводит4> ся ЭДС,равная

I л ((-с.г

3 ) 1387 полнительная 4 включены встречно и их общий вывод соединен с выходом усилителя, вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора и с инвертирующим входом усилителя, вывод дополнительной обмотки соединен с неинвертирующим входом усилителя, один вывод измерительной обмотки соецинен с входом милливольтметра, другой — заземлен. 1О

Устройство работает следующим образом.

С генератора 6 синусоидальное напряжение поступает на обмотку возбуждения 3. При этом в измерительной обмотке наводится ЗДС, пропорциональная электрической проводимос ти,среды, в которую помещен датчик.

Напряжение на измерительной обмотке измеряется милливольтметром 8. 20

В идеальном случае, когда отсутствуют потоки рассеивания магнитопроводов и активное сопротивление обмотки возбуждения равно нулю, усилитель 7 не оказывает влияние на работу устройства и напряжение на его . выходе равно нулю, так как напряжение, подаваемое с вывода обмотки возбуждения на инвертирующий вход, и напряжение, .подаваемое с вывода дополнительной обмотки на неинвертирующий вход, равны между собой.

Если выходное сопротивление усилителя достаточно низкое, то потенциал вывода обмотки возбуждения будет поддерживаться равным нулю, и спедова35 тельно, этот вывод обмотки возбуждения можно считать заземленным. Переменное магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, вызывает пере- .

40 менный ток в электролите втаб вюао г

Э- " 7 (1) где I — ток через окно датчика;

U — напряжение .на обмотке

SoSB возбуждения;

R — .сопротивление электролита;

g — — проводимость электролита;

R 50

И вЂ” число витков обмотки воз1 буждения .

Этот ток охватывает оба тороидальных магнитопровода инаводит в измерительной обмотке 5 ЭДС, равную

PSW (д) мамpw 2 3 з Ц ) (И

Š— ЭДС, наводимая в иэмери тельной обмотке 5: с — магнитная проницаемость магнитопровода 2;

М2 - число витков измерительной обмотки 5;

S — площадь сечения магнитопровода 2;

Х вЂ” длина;

uI — частота, задаваемая генератором l.

ЭДС, наводимая в измерительной обмотке, измеряется милливольтметром 8. Причем показания милливольтметра прямо пропорциональны значению.проводимости среды.

На результат измерения в известных устройствах оказывает влияние активное сопротивление обмотки возбуждения. Так, значение тока в элект. ролите будет определяться где К вЂ” активное сопротивление обмотки возбуждения.

Следовательно, ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 5 и измеряемая милливольтметром 8, равна

Значение величины активного сопротивления обмотки возбуждения RB„ изменяется в зависимости от температуры

E*gII 3R + B

З где W ы, — число витков дополни3 Wã тельной обмотки.

Нанряжения с выводов обмоток возбуждения и дополнительной подаются

I на входы усилителя 7, на выходе которого появляется напряжение

Иус Е*вн Овввв рвем ®1 - (Ь) !!

138762

Составитель В.Стукан

Te>9eÀ М.Кузьма.

Корректор I"..0ãàð

Редактор С.Патрушева

10683/36 Тираж 748 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ

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

Это напряжение прикладывается к общему выводу обмоток возбуждения и дополнительной, компенсируя влияние активного сопротивления обмотки возбуждения. При этом ЭДС, наводимая в измерительной обмотке, будет выражаться формулой (2) так же, как это имеет место в идеальном случае от сутствия активного сопротивления обмотки возбуждения.

Следовательно, введение дополни- тельной обмотки и усилителя с единичным коэффициентом усиления, а также связей между ними и другими элемен-. тами устройства позволяет исключить влияние на результаты измерений активного сопротивления обмоток и тем самым снизить

Г температурную погрешность измерения.