Устройство для измерения электропроводности потоков жидкости

 

Изобретение относится к гидрофизическим измерениям и может быть использовано для исследования мелкомасштабной структуры вод океана. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Устройство содерямт операционный усилитель, измерительный .мост, регистраторы эффективного и среднего значений электропроводности. Для достижения цели устройство дополнительно содержит детектор, блок сравнения, интегратор, полевой транзистор , при этом измерительная ячейка включена в плечо моста, соединенное с инвертирующими входом усилителя , полевой транзистор подключен параллельно измерительной ячейке, выход усилителя соединен с последовательно соединенными детектором, блоком сравнения, интегратором, затвором полевого транзистора, а инвертирующий вход операционного усилителя соединен с вторым выходом блока сравнения и входом регистратора среднего значения . Величина постоянного тока, протекающего через транзистор, пропорциональна проводимости его канала. Этот ток непосредственно несет информацию 0среднем значении проводимости потока жидкости и подается на регистратор. 1ил. (Л 1C tsd 4 а со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1224697

Д1) 4 G 01 М 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЬГ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

KKQM 3Кб Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3673281/24-25 (22) 16.12.83 (46) 15.04.86. Бюл. № 14 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М.А. БончБруевича (72) А. В. Плошинский и О. В. Жукова (53) 537.311 (088.8) (56) Патент Франции ¹ 1263069, кл. G 01 N, 1961.

Авторское свидетельство СССР

Н - 687381, кл. С 01 N 27/02, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОТОКОВ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к гидрофизическим измерениям и может быть использовано для исследования мелкомасштабной структуры вод океана.

Цель изобретения — повышение точности измерений. Устройство содержит операционный усилитель, измерительный .мост, регистраторы эффективного и среднего значений электропроводности.

Для достижения цели устройство дополнительно содержит детектор, блок сравнения, интегратор, полевой транзистор, при этом измерительная ячейка включена в плечо моста, соединенное с инвертирующими входом усилителя, полевой транзистор подключен параллельно измерительной ячейке, выход усилителя соединен с последовательно соединенными детектором, блоком сравнения, интегратором, затвором полевого транзистора, а инвертирующий вход операционного усилителя соединен с вторым выходом блока сравнения

Я и входом регистратора среднего значе- э ния, Величина постоянного тока, протекающего через транзистор, пропорци- Ц Я ональна проводимости его канала. Этот ток непосредственно несет информацию о среднем значении проводимости пото- Я ка жидкости и подается на регистратор.

1 ил.

1224697

Изобретение относится к гидрофизическим измерениям и может быть использовано для исследования мелкомасштабной структуры вод океана, в экспериментальной гидродинамике для измерения параметров турбулентности, а также в комплексных гидрофизических информационно-измерительных системах, имеющих каналы измерения проводимости жидкости, Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит операционный усилитель 1, охваченный двумя цепями отрицательной обратной связи через делители 2 и 3. Делитель 2 состоит из двух образцовых сопротивлений 4 и

5, в общем случае имеющих комплексный характер. Выход делителя 2 подключен к неинвертирующему входу усилителя 1. Плечи делителя 3 образованы образцовым резистором 6 и параллельно соединенными кондуктометрической ячейкой 7 и переходом сток — исток полевого транзистора 8, который подключен к ячейке 7 через разделительньпЪ конденсатор 9. Выход усилителя 1 подключен через последовательно соединенные детектор 10, блок 11 сравнения и интегратор 12 к затвору полевого транзистора 8. Выход детектора 10 соединен с регистратором 13; переменных значений проводимости.

Второй выход блока 11 сравнения через низкоомный резистор 14 подключен к стоку транзистора 8 и регистратору

15 среднего значения проводимости.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства, в первый момент времени сопротивление канала полевого транзистора 8 мало,ввиду отсутствия напряжения на его затворе из-за большой постоянной времени интегратора 12. Поэтому усилитель

1 сразу же входит в автогенераторный режим, создаваемый положительной обратной связью через делитель 2. Выходное напряжение усилителя 1 детектируется детектором 10 и поступает на блок l! сравненИя, в котором сравнивается с постоянным опорным напряжением. Разностный сигнал, вырабатываемый блоком сравнения, через интегратор 12 управляет проводимостью канала полевого транзистора 8 таким

5 !

О

40 образом, чтобы поддержать неизменный уровень амплитуды переменного напряжения, генерируемого yew ителем 1.

Кондуктометрическая ячейка, например, обтекаемой формы, погружена в поток исследуемой жидкости, изменение проводимости которой и!)иводит к изменению сопротивления между электродами ячейки. Это вызывает пропорциональное изменение соотношения плеч делителя 3 и стремление изменить амплитуду сигнала, генерируемого усилителем 1. Высокочастотные флуктуации проводимости в потоке жидкости, обусловленные турбулентным течением последнего, модулируют выходное напряжение усилителя 1 и после детектирования регистрируются регистратором 13 эффективных значений.

Медленно меняющееся средство (или фоновое) значение проводимости потока изменяет амплитуду выходного напряжения усилителя 1. Это приводит к увеличению сигнала рассогласования на выходе блока 11 сравнения и изменению проводимости канала полевого транзистора 8, управляемого через интегратор 12, стремящегося скомпенсировать изменение соотношения сопротивлений плеч делителя 3. С второго выхода блока II сравнения через резистор 14 на сток полевого транзистора 8 подается напряжение опорного источника.

Поэтому величйна постоянного тока, протекающего через транзистор 8, пропорциональна проводимости его канала.

Этот ток непосредственно несет информацию о среднем значении проводимости потока жидкости и подается на регистратор 15.

Импедансы 4 и 5 делителя 2 выбраны так, что только на одной определенной частоте с, сдвиг фазы между входным и выходным напряжениями делителя 2 отсутствуют. Это обеспечивает условие баланса фаэ для возникновения гармонического колебания на выходе усилителя I. Пусть Е и Z соответственно сопротивления импедансов

4 и 5„ Тогда условие баланса амплитуд при генерации переменного напряжения в усилителе можно представить в виде где С, С вЂ” соответственно проводимости образцового резистора 6, исследуемой жидкости ячейки 7 и канала полевого транзистора 8.

Иэ выражения (1) следует, что

t „(1)I с т (Я ())(8 т.е. величина проводимости потока жидкости линейно зависит от проводимости канала полевого транзистора .

8 и может быть легко определена по значению последней регистратором !5.

Условие возникновения генерации в усилителе 1, например выражение (I}, принципиально не зависит от величины амплитуды генерируемого напряжения, что упрощает схему устройства, обеспечивая одновременно высокую точность измерений.

Суммарная проводимость жидкости в ячейке 7, погруженной в исследуемый поток, и канала полевого транзистора 8 будет постоянной, причем с высокой степенью точности, определяемой только классом точности образцовых элементов 4-6.

Ток I протекающий через канал полевого транзистора 8 от опорного источника U. блока 11 сравнения, пропорционален проводимости канала полевого транзистора G . Напряжение

U поступающее на регистратор 15 с резистора R« при малой величине последнего, равно

11„„- О, .С, RÄÄ (3)

Из выражений (2) и (3) следует, что оегистратор 15 может иметь линейную

1224697 шкалу и позволяет с высокой точностью определять среднее значение проводимости жидкости.

Использование предлагаемого уст5 ройства приводит к Повышению точности измерений sa счет проведения измерений в установившемся режиме и линейности выходной характеристики устройства.

Формула изобретения

Устройства для измерения электропроводности потоков жидкости, содержащее операционный усилитель, измерительный мост, регистраторы эффективного и среднего значений электропроводности, причем входы операционного усилителя подключены к измерительной диагонали моста, точки другой диагонали соединены соответственно с корпусом и выходом усилителя, в одно из плеч моста включена измерительная ячейка, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно содержит детектор, блок сравнения, интегратор, полевой транзистор, причем измерительная ячейка включена в плечо моста, соединенное с инвертирующим входом усилителя, полевой транзистор подключен параллельно измерительной ячейке, выход усилителя соединен с последовательно соединенным детектором, блоком сравнения, интегратором, затвором полевого транзистора, при этом инвертирующнй вход операционного уси,лителя соединен с вторым выходом блока сравнения и входом регистрато40 ра среднего значения.

1224697

Составитель В. Немцев

Редактор И. Касарда Техред И.Верес Корректор N. Демчнк

Тираж 7/8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1944/43 Производственно -полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4