Устройство для измерения электрической проводимости жидкости

 

Изобретение относится к области измерений электрической проводимости жидкостей и предназначено для применения в экспериментальной гидродинамике для определения параметров турбулентности, в океанологии для исследования тонкой структуры вод океана, а также в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов. Цель изобретения - повышение точности измерений на частотах 10-100 кГц. Устройство для измерения электрической проводимости жидкости содержит генератор переменного напряжения 1, двухэлектродный первичный измерительный преобразователь 3 с двумя электродами 4 и 5, операционный усилитель 7, масштабный усилитель 9, компаратор 10 и синхронный детектор 11. Введение в устройство блока умножения 2, преобразователя напряжение-ток 6 и интегратора 12 устраняет нестабильность амплитуды генератора переменного напряжения, что значительно увеличивает точность измерения. 1 ил. (Л С

союз сооетских социАлистических

РеспуБлик

<И> <1Ц Л (я}5 6 01 Я 27/22

ГосудАРст8енный комитет по изоБретенияч и открытиям пги гкнт сссг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4810192/21

: (22) 04.04,90 (46) 23.03.92. Бюл. N 11 (71) Донецкий государственный университет (72) С.Г.Личков (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1404977, кл. G 01 R 27/22, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 4677470, кл. G 01 Я 27/22, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к области измерений электрической проводимости жидкостей и предназначено для применения в экспериментальной гидродинамике для определения параметров турбулентности, в океанологии для исследования тонкой структуры вод океана, а также в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов. Цель изобретения — повышение точности измерений на частотах 10-100 к Гц. Устройство для измерения электрической проводимости жидкости содержит генератор переменного напряжения 1, двухэлектродный первичный измерительный преобразователь 3 с двумя электродами 4 и 5, операционный усилитель

7, масштабный усилитель 9, компаратор 10 и синхронный детектор 11. Введение в устройство блока умножения 2, преобразователя напряжение-ток 6 и интегратора 12 устраняет нестабильность амплитуды генератора пере- ) менного напряжения, что значительно увеличивает точность измерения. 1 ил.

Изобретение относится к измерениям алектрической проводимости жидкостей и предназначено для применения в экспериментальной гидродинамике для определения параметров турбулентности, в океанологии для исследования тонкой структуры воды океана, а также в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов.

Известно устройство для измерения электрической проводимости жидкости, которое содержит генератор переменного напряжения, операционный усилитель, двухэлектродный первичный измерительный преобразователь, синхронный детектор и масштабный усилитель.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения электрической проводимости жидкости, которое содержит генератор переменного напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной, операционный усилитель, масштабный усилитель, двухэлектродный первичный измерительный преобразователь, второй электрод, которого соединен с общей шиной, дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора переменного напряжения, компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора переменного напряжения, второй вход компара ора соединен с общей шиной, синхронный детектор, синхронизирующий вход ,которого соединен с выходом компаратора.

Недостатками известного устройства является невысокая точность измерения электрической проводимости на частотах

10-100 к1 ц, обусловленная влиянием на величину выходного сигнала нестабильности амплитуды генератора переменного напря>кения, Цель изобретения — повышение точности измерений на частотах 10-100 кГц.

Цель достигается тем, что в известное устройство введены интегратор, преобразователь напряжение-ток и блок умножения, первый вход которого соединен с выходом генератора переменного напряжения, выход блока умножения соединен с входом преобразователя напряжение — ток, выход которого соединен с первым электродом двухэлектродного первичного измерительного преобразователя и с неинвертиру1Ощим входом операционного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом и с входом масштабного усилителя, выход которого соединен с инвертиру1ощим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с информационнь1м Входом синхронного де02 == 01 412/V1 (1)

35 Г!реобразователь 6 напряжение-ток преобразует входное напря>кение U2 в ток 1е, который определяется следующим выражением:

1 U2, U1 U12

К К18

40 (2) где R — сопротивление токового резистора преобразователя 6 напряжение-ток. 15 На неинвертирующем входе операционного усилителя 7 при протекании тока lg через двухэлектродный первичный измерительный преобразователь 3 образуется следующее напряжение Оэ .

Об=- М (Я "l/() )), (3) где Яж — активное сопротивление жидкости;

С вЂ” суммарная емкость двойного электрического слоя;

ББ е) - круговая частота выходного сигнала генератора переменного напряжения.

Твк как операционный усилитель 7 включен в режим повторителя, то его выходное напря>кение U7 = UG. тектора, выход которого соединен с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с общей шиной, выход интегратора соединен с вторым входом блока умноже5 ния и является выходом устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения электрической проводимости жидкости.

10 Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения, блок 2 умножения, двухэлектродный первичный измерител ьный преобразователь 3 с электродами 4 и 5, преобразователь б напряжение — ток, опера 15 ционный усилитель 7, масштабный усилитель 3, дифференциальный усилитель 9, компаратор 10, синхрон ный детектор 11, и11тегратор 12.

Устройство для измерения электриче20 ской проводимости жидкости работает следующим образом.

На первый вход блока 2 умножения с выхода генератора переменного напряжения 1 подается переменное напряжение U1

25 синусоидальной формы. На второй вход блока 2 умножения с выхода интегратора 12 подается напрях<ение 012; которое пропорционально значеник> электрической проводимости жидкости Ох<. Выходное

30 напряжение U2 блока 2 умножения. имеющего коэффициент преобразования К1. определяется следующим выражением:

Масштабный усилитель 8 усиливает в Kz раз до необходимого уровня выходной сигнал 07 операционного усилителя 7. В дифференциальном усилителе 9 происходит сравнение выходных напряжений генератора переменного напряжения 1 и масштабного усилителя 8. Выходное напряжение 0д дифференциального усилителя. имеющего коэффициент усиления Кз, on ределяется следующим выражением:

09 = (01-US) ° Кз, (4)

В синхронном детекторе 11 происходит детектирование выходного сигнала UQ дифференциального усилителя 9, причем, его синхронизацию осуществляет компаратор

10, который вырабатывает сигнал в фазе с выходным сигналом генератора переменного напряжения 1. Поэтому сигнал 011 на выходе синхронного детектора. 11 не зависит от величины суммарной емкости двойного электрического слоя, а зависит только от активного сопротивления R>;,. Выходное напряжение U11 синхронного детектора 11 определяется следующим выражением:

011= U1 Кз-Ь Rx-Kz-Кз. (5)

Интегратор 12 осуществляет с постоянной времени Т интегрирование выходного сигнала синхронного детектора 11. Выходное напряжение 01z интегратора 12 определяется следующим выражением: ройства. Однако. параметры устройства можно выбрать так, что заведомо при всех возмо>кных изменениях G и 01 обеспечить необходимые частотн ые хара ктер исти ки предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство повышает точность измерений на частотах 10 — 100 кГц за счет устранения влияния нестабильности амплитуды генератора переменного напряжения.

Формула и зоб рете н ия

Устройство для измерения электрической проводимости жидкости, содержащее генератор переменного напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной. операционный усилйтель, масштабный усилитель, двухэлектронный первичный измерительный преобразователь, второй электрод которого соединен с общей шиной, дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с вь1ходом генератора переменного напряжения, компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора переменного напряжения, второй вход компаратора сое20 динен с общей шиной, синхронный детектор. синх ронизи рующий вход которого соединен с выходом компаратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения то;ности измерений на частотах 10-100 кГц, в него введены интегратор, преобразователь напряжение — ток, и блок умножения, первый вход которого соединен с выходом генератора переменного напряжения, выход блока умножения соединен с входом преобразователя напряжения-ток, выход которого соединен с первым электродом двухэлектродного первичного измерительного

011 01 КЗ 6 1 ж К2 К3 (6)

Т-р Тр где Р— символ дифференцирования.

После подстановки соотношения (2) à соотношение(6) и используя равенство Вж =1/Ож получаем следующее выражение: преобразователя и с неинвертирующим вхоп1 Ge K1 R л 6ж p + 1 К2 дом операционного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом и с входом масштабного усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с информационным входом синхронного детектора, выход которого соединен с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с общей шиной, выход интегра40

l-K1 R

01К2 Кз

Р)

Из выражения (7) видно, что выходной сигнал предлагаемого устройства не зависит от нестабильности амплитуды 01 гене-. ратора переменного напряжения. Из этого же выражения видно, что изменение Ож и 01 влияет на частотные характеристики усттора соединен с вторым входом блока умножения и является выходом устройства.

Составитель Р.Чайковская

Техред M,Moðãåíòàë Корректор A.Mîòûëü

Редактор

Проиаеодстеенно-иадательск;лт аоиоинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101,Заказ 4134 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5