Способ измерения удельной и относительной электрической проводимости электролитов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для метрологической аттестации кондуктометров, а также в. океанографии , где требуются высокоточные измерения относительной электрической проводимости стандартного образца морской воды, именуемого нормальной водой. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения удельной и от- , носительной электрической проводимости растворов электролитов - достигается за счет исключения реактивных . составляющих иЗ результата измерения. Для этого уравновешивание трансформаторного моста производят на несколь- , ких частотах и после каждого уравно-. Ш сл 00 to о а 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

;„,SU<»< 2 7 др 4 G 01 R 17/12 в<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фие. у (2 1) 4005654/24-2 1 (22) 02. 01. 86 (46) 30.06.87. Бюл. Ф 24 (71) Морской гидрофизический ин сти тут АН УССР (72) В.И.Забурдаев (53) 62 1.317.733(088.8) (56) Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин. M.

Л.: Энергия, 1966, с. 155-165.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1163241, кл. С 01 N 27/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 109917, кл. G 01 N 27/06, 1956. (54) СПОСОБ. ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОдИМОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для метрологической аттестации кондуктометров, а также в. океанографии, где требуются высокоточные измерения относительной электрической проводимости стандартного образца морской воды, именуемого нормальной водой. Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения удельной и относительной электрической проводимости растворов электролитов — достигается эа счет исключения реактивных. составляющих из результата измерения.

Для этого уравновешивание трансформаторного моста производят на несколь-, р ких частотах и после каждого уравно13 вешивания определяют суммарное сопротивление компенсирующего проводника и регулируемого резистора на постоянном токе. Удельную и относительную электрическую проводимость опреределяют по формуле, приведенной в формуле изобретения ° Устройство, реализующее способ, содержит следую20763 щие основные элементы: генератор 1 переменного тока, преобразователь 2 с тороидальным трансформатором 3 и обмотками 4, 5, тороидальный трансформатор 6 с обмотками 7 и компенсационным проводом 8, источник 22 тока, компаратор 23, спаренный переключатель 26. 2 ил.

1 . Изобретение относится к измери тельной технике и может быть использовано, в частности, для метрологической аттестации кондуктометров, а также в океанографии, где требуются 5 высокоточные измерения относительной электрической проводимости стандартного образца морской воды, именуемого нормальной водой.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения удельной и относительной электрической проводимости растворов электролитов за счет исключения реактивных составляющих из результата измерения.

На фиг. 1 изображена структурноэлектрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на . фиг. 2 — график зависимости суммарного сопротивления регулируемого резистора и компенсирующего проводника от частоты.

Устройство содержит перестраиваемый по частоте генератор 1 перемен ного тока (например, ГЗ-109), трансформаторный первичный измерительный преобразователь 2 с тороидальным трансформатором 3 напряжения, обмоткой 4 возбуждения с числом витков З0

W,замкнутой электролитической ячейкой (например, из кварца) 5, заполненной электролитом с проводимостью

С, тороидальным трансформатором 6 тока с измерительной кату кой 7 с 35 числом витков V компенсационным проводом 8 с активным сопротивлением

r с числом витков W„, на сердечнике пр трансформатора 3 напряжения и с числом витков W„, намотанных так на сер- 40 дечник трансформатора 6 тока, чтобы намагничивающие силы токов I> и I„ в сердечнике трансформатора 6 тока

2 были направлены встречно, измерительный прибор 9 (например, селективный вольтметр типа У2-8), регулируемый резистор 10 — R (например, магазин сопротивления типа Р4830/1), переключатель 11 на два положения (например, типа П вЂ 3) с контактами 12 и 13, причем контакт 12 соединен с регулируемым резистором 10 и с проводниками 14 и 15, а контакт 13 соединен с проводиками 16 и17, образцовый резистор 18 с проводниками 19-21, источник 22 постоянного тока, компаратор 23 напряжений (например, типа Р3003) с подсоединительными концами 24 и 25 и сдвоенным переключач елем 26 (например, типа П-308) на два положения I u II. В положении I сдвоенный переключатель 26 подсоединяет к компаратору регулируемый резистор 10 с компенсационным проводом

8, в положении II — с образцовым резистором 18.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально с помощью генератора 1 на катушку возбуждения подается напряжение с максимальной частотой

f например., равной 10 кГц. Переключатель 11 устанавливается в сторону контакта 12. Изменяя сопротивления резистора 10, добиваются такого положения, чтобы напряжение на измерительной катушке 7 было равно нулю.

Затем переключатель 11 переводят в сторону контакта 13, включают источник 22 тока, устанавливают сдвоенный переключатель 26 в положение II H измеряют с помощью компаратора 23 напряжения на образцовом резисторе п6р (1) (f ) îå9 1

Переключатель 11 вновь переводят в псложение контакта 12, устанавливают частоту генератора 1 переменного тока, равной Г = 0,8f,, и повторяют все операции предыдущего шага, находя значение (Р- + r ) по формуле а ()

1 (R +.r,) = К вЂ” - — . (4)

1 U(g 4 л,) к р о р (U )

)(oFp 2

Аналогично повторяют все операции для частот генератора и = О,áf,, 0,4f, и находят соответствующие значения (f 4)

U(a

) (ц„), (4)

U(a,+ р) (U< 4 (R„+ r„ð) = Rîáp (K3) (5) 30

H4) (). к "пр) Rofp (6) Затем по цанным сопротивлений, вычисленных по формулам (3) — (6), на- 35 ходят уравнение регрессии (К + г„р) = а, + bf + cf (7) в котором

a, = (R, + r„ )((8) является сопротивлением регулируемого резистора и компенсационного провода при частоте генератора, равной нулю, т.е. в этом значении исключены погрешности, связанные с индуктивностями жидкостного витка, компенсационного провода, реактивностями регулируемого резистора. Тогда проводимость электролита может быть вычислена по формуле

50 (G ) = »1 (С )(o) =

1 (9)

k rnp

1, а удельная электрическая проводимость — по формуле

1 (®) х = ) 1 к1 к, (+ )(f „1(10)

Пр

3 13207 где I„, — ток источника 22 постоянного тока.

После этого сдвоенный переключатель 26 устанавливают в положение I и измеряют суммарное напряжение на регулируемом резисторе 10 и компенсационном проводе 8

Затем находят значение сопротивления постоянному току (R + r ) по фор- 10 муле

63 где k — геометрическая постоянная электролитической ячейки.

Для измерения относительной электрической проводимости необходимо электролитическую ячейку заполнить образцовым раствором (например, нормальной водой с практической соленостью 35 / о ) и поместить ячейку в термостат. Поддерживая температуру равной t (например, +15 С), необходимо произвести четыре последовательных уравновешивания моста и измере1 ния (R + r„) так же, как описано при измерении электрической проводимости исследуемого раствора, затем после нахождения значения (R + =o

+ r ) вычислить электрическую р о р,, проводимость образцового раствора по следующей формуле: а относительную электрическую проводимость исследуемого раствора по формуле (E=e) (R к + rap)a5p 4о — — — — — - ° (12) (R, + r,)„

Gx

1 (G„р) tD, I

Значение (R„+ r „р К= можно получить графическим способом. На фиг. 2 показан. результат построения. Участок кривой от частоты „ до f = 0 получен путем экстраполяции графика, построенного по значениям

И,) (f.) При этом возможны две крайних кривых, показанных на фиг. 2, определяемых характером реактивной составляющей регулируемого резистора. Верхняя кривая соответствует индуктивному, а нижняя — емкостному характеру реактивности магазина.

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить в 10-15 раз

При таком способе измерения отйосительная погрешность измерений удельной электрической проводимостиХ

\ или относительной электрической проводимости гк определяется только погрешностями компаратора напряжений при измерении U,

Формула изобретения

Способ измерения удельной и относительной электрической проводимости электролитов, заключающийся в том, что изменяя величину регулируемого 20 резистора компенсирующего проводника трансформаторного первичного измерительного преобразователя, представляющего собой трансформаторный мост, уравновешивают трансформаторный мост, 25 расчетным путем определяют удельную и относительную электрическую прово; димость, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, уравновешивание 30 трансформаторного моста производят поочередно на нескольких частотах, и после каждого уравновешивания измеряют суммарное сопротивление (R„ +

+ r ) Ю компенсирующего проводника

rlP и регулируемого резистора на постоянном токе, затем по полученным данным определяют суммарное сопротивление компенсирующего проводника и регулируемого,резистора, соответствующее

1 (R + 1„) (о!

) op,<>

1 (oI х

gx k Wk. Wk (R + гор к (R, +r„ где „вЂ” удельная электрическая проводимость исследуемого электролита;

r„ относительная электрическая проводимость исследуемого электролита; геометрическая постоянная электролитическои ячеики

ЧИСЛО ВИТКОВ КОМПЕНСацИОН— ного проводника на сердечни трансформатора напряжения;

ЧИСЛО ВИТКОВ КОМПЕНСацИОННОпроводника на сердечнике тРансформатора тока; г"P )к — суммарное сопротивление РегУлируемого резистоРа 1 к и компенсационного проводника г„р исследуемого электролита на постоянном токе, соответствующее нулевой частоте, )о пр оБр,t, Суммарное сопротивление регулируемого Ре3НСТоРа „ и компенсационного проводника г„р образцового раствора на постоянном токе

В соответствующее нулевой частоте. (R +

63 6 заданной, частоте, после чего удельную и относительную электрическую проводимость определяют по формулам соответственно