Устройство для измерения удельной электропроводности жидкости

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) %СААР G Ol Н 22/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУЛАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfYHA (21) 3654092/24-25 (22) 28.09.83 (46) 23.05.85. Бюл Ф 19 (72) Т. К. Исмаилов, A. М. Измайлов, . Ф.M.Аллахвердов, . С. С. Рогов, С. С. Корчебашев и Ю. В..Каллиников (71) Научно-производственное объединение космических исследований при

АН Азербайджанской ССР (53) 543.27(088.8 ) (56 ) 1. Парамонов А. H. и др. Современные методы и средства измерения гидрологических параметров океана. Киев, "Наукова думка", 1979, с. !21-123

2. Балакин P. Л. Сравнительные характеристики датчиков электропроводности морской воды индуктивного типа и контактной четырехэлектродной ячейки. - Тезисы докладов на

Всесоюзном семинаре "Технические средства для государственной системы контроля природной среды, Обнинск, 1981, с. 56-57 (прототип ). (54 )(57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТИ содержащее генератор 1:инусоидального напряжения, подключенный к входу первичного преобразователя выход которого через функциоцальный преобразователь соединен с измерите" лем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьнэения помехоустойчивости устройства, функциональный преобразователь выполнен в виде двухканального преобразователя напряжение — частота и содержит фаэовращатель, два компаратора, источник опорного напряжения, логический блок, интегратор и преобразователи напряжение - частота и частота — напряжение, причем первым входом функционалъчого преобразователя, соединенным с выходом первичного преобразователя, является вход фазовращателя, выход Я которого подключен к входу первого компаратора, второй вход функционального преобразователя соединен с выходом генератора и этот вход являет" ся входом второго компаратора, другой вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выходы компараторов соединены с входами логического бло- ка, выход которого через интегратор Ql подключен к преобразователю напряже- . ние — частота, выход которого является выходом функционального преобразователя и через преобразователь частота - напряжение подключен к второ му входу первого компаратора.

1 1157435 г

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при,гидрофизических исследованиях для измерения удельной электропроводности (УЭП) морской воды. область применейия устройства.

Известно устройство для измерения

УЭП, реализующее контактный метод измерения, в котором, в качестве первичного преобразователя (ПП1используется четырехэлектродная потенциометрическая10 ячейка с двумя токовыми и двумя потен циальными электродами. Через токовые напряжения, подключенный к входу электроды ячейки пропускается перемен иый ток известной величины, а между

1 потенциальными электродами иэмеряется15 разователь соединен с измерителем, падение напряжения. В. таком устройстве влияние нестабильности переходного сопротивления токовых электродов учитывается измерением тока в цепи, а не стабильное сопротивление на границе у0 жидкость ; металл потенциальных элек тродов оказывается несущественным благодаря высокому входному сопротивлению измерительной цепи. КПД преобразования устройства составляет в 15 среднем около 25X hl) атации, особенно при выполнении прецезионных измерений, и низкая помехоустойчивость, что orðàíè÷è÷àåò функциональные воэможности и сужает

Цель изобретения ". повышение помехоустойчивости устройства. первичного преобразователя, выход которого через функпрональный преобфункциональный преобразователь.выпол-. нен в виде двухканального преобразователя напряжение — частота и содержит фа. зовращатель, два компаратора, источник опорного напряжения, логический блок, интегратор и преобразователи напряНа фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема функционального преобразователя; на фиг. 3 " временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.,Устройство содержит генератор 1 синусоидчльного напряжения, выход которого подсоединен к первичному преобразователю 2 и входу опорного сигнала функционального преобразователя 3, первый, сигнальный вход функционального преобразователя 3 соединен с вьмодом первичного преобразователя 2, выход преобразователя 3 подключен к измерителю 4..Основньки недостатками известного устройства являются сложность эксплуОднако устройство обладает низкими характеристиками помехоэащищенно сти, что ограничивает его применение, особенно при работе в полевых условиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения удельной электропроводно35 сти жидкости, содержащее генератор синусоидального напряжения, подключенный к входу первичного преобразователя, вьмод которого через функцио40 нальный преобразователь соединен с измерителем. Первичный преобразователь выполнен в виде трехэлектродной ячейки, функциональный преобразователь содержит электронную следящую

45 систему динамического преобразования величины удельной электропроводности в напряжение переменного тока и нормирующий усилитель, имеющий выход на измеритель. Особенности конст

50 рукции кондуктометрической ячейки в сочетании с электронной следящей системой позволяют исключить влияние нестабильного переходного сопротивления на границе электрод — жидкость и повысить КПД до 303 (2J, 55

Поставленная цель достигается тем, что s устройстве для измерения удель-. ной электропроводности жидкости, содержащем генератор синусоидального жение — частота и частота — напряжение, причем первым входом функциональ. ного преобразователя, соединенным с выходом первичного. преобразователя, является вход фазовращателя, выход которого подключен к входу первого компаратора, второй вход функционального преобразователя соединен с выходом генератора и этот вход является входом второго компаратора, другой вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выходы компараторов соединены с входами логического блока, выход которого через интегратор подключен к преобразователю напряжение — частота, выход которого является выходом функ ционального преобразователя и через преобразователь частота - напряжение.. подключен к второму входу первого компаратора.

Функциональный преобразователь 3 иа (фиг. 2) представляет собой двухка- в нальный преобразователь — напряже- раб ние " частота. Вход опорного сигна- отв ла является одновременно входом ком- ние паратора 5, другой вход которого жен подключен к источнику 6 опорного напряжения. Сиги альнь»м входом функцио- вых нального преобразователя 3 является бот вход фазовращателя 7, :выход которо- »р час го подключен к входу компаратора 8, (ча выходы. компаратов 5 и 8 соединены. Одн с входами логического блока 9, выход на которого через интегратор 10 подклю- раз чен к преобразователю ll напряжение -»5 иап частота, выход которого является вы- гов ходом функционального преобразователя вто

3 и подключен к второму нходу компа-, вив ратора 8 через преобразователь 12 пря частота - напряжение. 20 10

Устройство работает следующим об- эна разом. ст ф лы высокого и низкого уровней с

ыхода логического блока 9 управляют отой интегратора 10, вызывая соетственно увеличение или уменьше(по абсолютномч значению ) напря" ия иа выходе последнего.

Напряжение постоянного тока с ода интегратора 10 управляет раой преобразователя ll напряжениетота, вьмодной сигнал которого стота ) подается на измеритель 4. овременно зта частота подается измерительный прецизионный преобователь 12 частоты в постоянное ряжение, которое в качестве поро

orо напряжения 0 подается ка х

»» рой вход компаратора 8. В устаношемся ремне работы („ = . )на" жение .Uz на выходе интегратбра принимает определенное среднее чение и остается постоянным. Наупает динамическое равновесие, при котором выходной сигнал f вь»»» функционального преобразователя соответствует значению измеряемой УЭП.

Момент динамического равновесия to" отнетстнует совпадению передних фронтов положительньм импульсон напряжений П" и U",, т.е. совпаденкю моментов (t,,»,) равенства сигналов

U„ и U на входе компаратора 8, и сигналов L„ U на входе компаратора 5 (фиг. 3 »» и »»). Это в время соответственно для компарао тора 5 — t,, для компаратора 8—

p с! цв гл

»» с are Sin (2) х где f " частота синусоидального напряжения.генератора 1;

- амплитудное значение опорного напряжения;

UÄ вЂ” амплитудное значение измеряемого напряжения.

При работе иа линейном участке синусоиды до 15 линейность до, 0,12 можно считать цЬ ° э р.с (3) Сигнал н виде синусоидального напряжения от генератора подается на ПП 2, напряжение на вьмоде ПП 2

V„ пропорционально измеряемой УЭП;

На вход опорного сигнала функционального преобразователя 1ФП ) 3 с выхода генератора 1 подается сигнал U > о стабильной амплитуды, этот сигнал н компараторе 5 сравнивается с напряжением U (фиг. Зд) и на выходе комп 1 паратора формируется напряжение U . длительность ». импульсОв которого постоянна (фиг. 3 в). Напряжение Ur epeзз5 фаэовращатель 7, служащий для точной установки синфаэности напряжений Б„ и U» подается на :первый нхоц компаратора 8, на второй вход которого подается пороговое напряжение по- 40 стоянного тока U„" (фиг. 3 F ), На выходе компаратора 8 формируется нах пряжение U„ (длительность положительных импульсов которого зависит от амплитуды Ur и уровня U (фиг. 15

»»

3».). Сигналы U „ v. U „ с выходов компараторон 5,и 8 подаются на логический блок 9, зад- »ef» которого янля- ется анализ временного расположения передних фронтов этих сигналов одно относительно другого и управление работой интегратора 10. Если гередиий фронт сигнала U опережает пе редний фронт U0, то логическим блоком 9 формируется сигнал "Логическая !" (высокий уровень), в обратном случае формируется сигнал

"Логический 0" (низкий уровень). Сиг1 Uo

О и р.с 2 — are Sin —, (1)

1 157435! цк

" с

Пкт приводятся данные измерения УЭП раствора КС, приготовленного в лабораторных условиях и предварительно измеренного с помощью лабораторного

5 электрослемера. (4) (5) 1 где А 2Т

При совпадении фронтов (t х р.с

) устройство переходит в ст ацион арный режим работы, и ри котором значение выходной частоты прямо

10 пропорционально величине УЭП. где К," коэффициент пропорциональ- 15 ности х - значение удельной электропроводности жидкости.

Иэ выражения (4) видно, что амплитудные помехи сигнала U не влияют на 20 результаты измерения, так как компенсируются наличием цепи задания уровня сравнения но выходному сигналу, т.е. блоками ll и 12.

Таким образом, уровень помех опре-25 деляется только флуктуацией сигнала.

Этот же сигнал очень стабилен, так как идет непосредственно от генератора 1, минуя объект измерения ПП 2.

Таким образом, достигается повышение помехозащищенности по сравнению с иэвестньи устройством.

Пример. При измерении УЭП контрольных стандартных растворов

Образцовые значения УЭП X = 1

2, 3, 4, 5 и 6 См/м при температуре е

+15 С, поддерживаемой с точностью до 0,01 С. В качестве измерителя ис" попьзуется электронный частотомер.

1 Смlм соответствует 10 кГц, (+2-3 Гц 1, а 6 См/м — 60, кГц, причем линейность шкалы сохраняется на всем диапазоне измеряемых УЭП1-6 См/м. Относительная погрешность функционального греобразования составляет 0,02Х.

Технико-экономический эффект изобретения выражается в улучшении характеристик помехозащищенности по сравнению с известным устройством за счет использования двухканального преобразователя напряжение " частота, обеспечивающего высокие метрологичес" кие характеристики, что позволяет использовать устройство в современных гидрологических комплексах (зондирующих, буксируемых, буйковых и " .)с телеизмерительным каналом связи, т.е. существенно расширяются функциональные воэможности и область применения устройства.

Заказ 3360/42

Тираж 897 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

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

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

Составитель Ю. Коршунов

Редактор О. Юрковецкая Техред С.йовжий Корректор О. Луговая