Устройство для измерения электрической проводимости

 

Изобретение относится к средст- ,вам кондуктометрических измерений и может быть использовано для решения широкого класса задач измерения растворов и твердых веществ в самых различных областях народного хозяйства. Целью изобретения является повышение быстродействия и автоматизация измерений . Для этого в кондуктометре компенсационного типа установлен многоканальный коммутирующий преобразователь с цифровым управлением от выходного регистратора - счетчика импульсов . Число каналов N преобразователя соотнесено с. системой счисления, реализуемой устройством: N 8; N 10; N 16. Балансировка устройства производится по амплитудно-фазовым соотношениям напряжений: измеренного с объекта и компенсирующего. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ й„ у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4199024/ 24-25 (22) 24.02.87 (46) 30.07.88. Бюл. У 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных сква:кин (72) И.В.Николаев и С.Б.Серкин (53) 543.25(088.8) (56) Левшина E.Ñ. и др. Электрические измерения физических величин. Л.:

Энергоатомиэдат, 1983, с. 233.

Мост переменного тока автоматический с цифровым отсчетом P 5010. ТехI ническое описание и инструкция по . эксплуатации 25-04.2049-71 ТУ. Изготовитель "Тогэлектроприбор", r. Киев, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

„„SU„» 1413508 A1 (57) Изобретение относится к средствам кондуктометрических измерений и может быть использовано для решения широкого класса задач измерения растворов и твердых веществ в самых различных областях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение быстродействия и автоматизация измерений. Для этого в кондуктометре компенсационного типа установлен многоканальный коммутирующий преобразователь с цифровым управлением от выходного регистратора — счетчика импульсов. Число каналов N преобразователя соотнесено с, системой счисления, реализуемой устройством: N = 8; N 10;

N = 16. Балансировка устройства производится по амплитудно-фаэовым соотношениям напряжений: измеренного с объекта и компенсирующего. 2 ил.

1413508

Изобретение относится к средствам измерений кондуктометрического типа и может быть использовано для решения широкого класса задач: измерения электрической проводимости растворов и образцов твердых пористых сред, насьш енных растворами, например, водонасыщенных образцов горных пород.

Целью изобретения является повыше-10 ние быстродействия и автоматизации измерений.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 — блок-схема многоканального коммутирующего преоб- 15 раэователя.

Устройство для измерения электрической проводимости (фиг.1) содержит генератор 1, N-1 образцовых резисторов 2, токовые 3 и потенциальные 4 2р электроды, усилитель 5, дифференциальный усилитель (ДУ) 6, фазочувстви- тельный формирователь импульсов (ФФИ)

7, счетчик импульсов (СИ) 8, много.канальный коммутирующий преобразова- 25 тель (MIGI) 9 и устройство 10 сброса.

N-1 образцовых резисторов 2 включены последовательно с токовыми электродами 3 и подсоединены к генератору 1, Потенциальные электроды 4 под- 3р ключены к входу усилителя 5, выход которого соединен с первым входом ФФИ

7 и через дифференциальный усилитель

5 подключен к второму входу ФФИ 7.

Второй вход дифференциального усилителя 5 подключен к выходу MKII 9. Выхдд ФФИ 7 соединен с СИ 8, к которому подключено также устройство 10 сброса. Входы МКП 9 подсоединены к соответствующим образцовым резисторам 2, 4 а управляющий вход подключен к СИ 8.

МКП 9 включает не менее двух Nканальных коммутаторов, например, блоки 11-13, нормирующие усилители

14-16 по числу коммутаторов и сумма45 тор 17. Одноименные входы коммутаторов 11-13 соединены между собой и являются входами MIGI 9. Выходы коммутаторов через соответствующие нормирующие усилители 14-16 подключены к сумматору 17, выход которого является выходом MIGI 9. Управляющий вход МКП

9 образован из управляющих входов коммутаторов 1 1-13.

Объект измерения, например водона .

55 сыщенный образец горной породы, помещают между токовыми электродами 3.

Синусоидальное напряжение, вырабатываемое генератором 1, вызывает протекание тока через объект измерения и . образцовые резисторы 2 и распределя-f ется между ними в соответствии с величинами их активных сопротивлений и с учетом влияния следующих факторов: наличия переходного сопротивления на контактах токовых электродов 3 с объектом измерений (на переходах проводимости от электронной в металлах к ионной в жидкости), обусловленного поляризацией поверхности электродов; шунтирующего влияния паразитной емкостной проводимости, обусловленной наличием распределенной монтажной емкости в системе электродов 3 и 4 °

Потенциальные электроды 4 подключены к объекту измерения таким образом, что они не охватывают приконтактные эоны токовых электродов 3, где электрическое поле в объекте измерения искажено под влиянием поляризации.

Поскольку объект измерения имеет паразитную емкостную проводимость, общий ток I через него представляет сумму двух составляющих

Ir-+ Тсь где т, тс — сос авляющие тока I, протекающие соответственно через активное сопротивление объекта измерения и через паразитную емкость.

Составляющие I г и Т имеют фазовый сдвиг Г/2.

Ток I, протекая через образцовые резисторы 2, создает на каждом из них падение напряжения

U R5 I R5> где R — сопротивление одного образцового резистора 2.

Падение напряжения на объекте измерения на участке между потенциальными электродами 4

0об = Iv Ro5 где R g — активное сопротивление участка объекта измерения между потенциальными электродами 4 °

На первый вход дифференциального усилителя 6 подается напряжение

К Й0, где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 5, (в частном случае удобно реализовать К = 1). На второй (вычитающий) вход дифференциального усилителя 6 подается компенсирующее напряжение 0к с выхода MIGI 9. К входам

МКП 9 подведены напряжения О, Ug, 1413508

2Б, ..., (М-1) U 5 и на выходе формируется напряжение р кз р 5 р у э р сЪ ° где коэффициент р устанавливается ав5 томатически и представляет функцию от результата измерения, зарегистрированного счетчиком.

Исходя из особенностей применения устройства можно использовать различ- 10 ные системы счисления, что определяет варианты конструкции, а именно число образцовых резисторов N-1. Так, если результаты измерений должны под- вергаться математической обработке, 15 например, с помощью микропроцессора, удобно использовать шестнадцатиричную (N = 16) или восьмеричную (N = 8) систему счисления. В противном случае удобна традиционная десятичная систе-20 ма счисления (N = 10). Использование в устройстве N-1 одинаковых образцовых резисторов 2 позволяет просто, путем коммутации входных напряжений и преобразования их по амплитуде фор-25 мировать компенсирующее напряжение, пропорциональное состоянию СИ 8, работающего в соответствующей системе счисления.

Устройство работает следующим об" разом.

В начальный момент СИ 8 устанавливается в нулевое состояние. При этом

U = О, а выходное напряжение ДУ 6 равно U = 0 . ФФИ 7, к входам кото-35 рого приложены напряжения U и. U „ вырабатывает импульсы, поскольку разЪ ность фаз напряжений У .) и 0,4 меньл

II ше — I. Иъптульсы с выхода ФФИ 7 пос- 40

2 тупают на вход СИ 8 и последовательно изменяют состояние последнего ° Вместе с состоянием СИ 8 изменяются напряжения U и Од. Как только разность4 фаз напряжений О и U> достигнет

7 значения — (или несколько превысит

2 его), формирование импульсов прекращается и эафикскровавшееся состояние

СИ 8 характеризует значение о

Для многократного проведения измерений устройство 10 сброса периодически устанавливает СИ 8 в начальное (нулевое) состояние, после чего процесс уравновешивания повторяется.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрической проводимости, содержащее генератор с подключенными к его выходу последовательно соединенными токовыми электродами и N-1 образцовыми резис" торами, потенциальные электроды, усилитель, дифференциальный усилитель, фазочувствительный формирователь импульсов и счетчик импульсов с устройством сброса, причем потенциальные электроды подсоединены к входу усилителя, выход которого соединен с первым входом и через дифференциальный усилитель — с вторым входом фазочувствительного формирователя импульсов, к выходу которого подключен счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и автоматизации измерений, оно снабжено многоканальным коммутирующим преобразователем, входы которого подсоединены к соответствующим образцовым резисторам, управляющий вход которого соединен со счетчиком импульсов и выход подключен к второму входу дифференциального усилителя, причем преобразователь содержит не менее двух N-канальных коммутаторов, одноименные входы которых объединены и являются входами преобразователя, а выходы через соответствующие.нормирующие усилители подключены к сумматору, выход которого является выходом преобразователя, а управляющим входом — управляющие входы каждого из коммутаторов.

1413508

Составитель N.Êîðøóíîâ

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор В.Бутяга

Редактор Л.Веселовская

Заказ 3776/46

Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4