Устройство для измерения коррозионной активности грунта

 

Использование: контрольно-измерительная техника, в частности для определ ё- ния коррозионной активности грунта. Сущность изобретения: устройство содержит задающий генератор 1, формирователь 2 импульсов, первый коммутатор 3, усилитель 4 постоянного тока, измерительный блок 5, первый генератор 6 тока, суммирующий усилитель 7, блок 8 выборки-хранения, второй генератор 9 тока, датчик 10 удельного сопротивления, второй коммутатор 11, эталонный резистор 12, блок 13 управления, аналого-цифровой преобразователь 14 и индикатор 15. 2 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ * "

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

3»

° »

,Ф,, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

1 (21) 4790493/33 (22) 12.02.90 (46) 23.08.92. Бюл. N. 31 (71) Читинский институг природных ресурсов СОАЕ СССР (72) Н.M.Ïåðìèíîâ, А.B.Íèêèôîðîâ è

, Я. В. Кочменева (56) Измеритель тока и потенциала поляризации ИТПП-1П инструкция по эксйлуатации ИП.80.00.00.000, И.Э, Мос ЦТИСИЗ, 1982.

Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от электро-химиче.ских коррозий. — М.: Стройиздат; 1982. Ж 1756812 А1 (я) s 6 01 N 27/48, О 01 R 19/06

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ К0РРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ ГРУНТА (57) Использование: контрольно -измерительная техника, в частйости для определе ния коррозионной активности грунта.

Сущность изобретейия. устройство содержит задающий генератор 1, формирователЬ

2 импульсов, первый коммутатор 3, усили-; тель 4 постоянного тока, измерительный блок 5, первый генератор 6 тока, суммирую-: щий усилитель 7, блок 8 выборки-хранения, второй генератор 9 тока, датчик 10 удельного сопротивления, второй коммутатор 11, эталонный резистор12, блок13управления, аналого -цифровой преобразователь 14 и индйкатор 15. 2 ил., 2 табл, 1756812

Изобретение относится к кон1рольноизмерительной технике и предназначено для определения коррозионной активности грунта при проектировании защиты уложенных в землю трубопроводов с целью выявления участков трубопроводов, находящихся в зоне коррозионной опасности, вызванной агрессивностью грунта или влиянием блуждающих токов.

Известен измеритель тока и потенциала поляризации, содержащий двухэлектродный датчик, последовательно соединенййе генератор импульсов, коммутатор, усилитель постоянного тока, выход которого объединен с входом регистрирующего устройства, например Миллиамперметром; и "подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого связан с выходом датчика.

Недостатком известного измерителя является трудоемкость и сложность процес15

20 са измерения, невысокая точность результата измерения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения коррозионной активности грунта, со- 25 держащее задающий генератор, первый коммутатор, усилитель постоянного тока, измерительный блок и индикатор.

Недостатком этого устройства я вляется трудоемкость, сложность йроцесса измере- 30 ния, а также невысокзя точность результзта измерения, Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что ус- 35 тройство для измерения коррозионной активности грунта, содержащее задающий генератор, первый коммутатор, усилитель постоянного тока, измерительный блок, и индикатор, причем первый вход первого 40 коммутатора соединен с первым выходом измерительного блока, первый вход которого соединен с первым выходом первого коммутатора, второй выход которого соединен с входом усилителя постоянного тока, снаб- 45 жено формирователем импульсов, первйм и вторым генераторами тока, суммирующим усилителем, блоком выборкй-хранения; датчиком удельного сопротивления, вторым коммутатором, эталонным резистором, бло- 50 ком управления и аналого-цифровым преобразователем,: причем выход задающего генератора подключен к входу формирователя импульсов, к первому входу второго коммутатора и первому входу первого гене- 55 ратора тока, вход датчика удельного сопротивления подключен к первому выходу . первого генератора тока, второй вход кото рого соединен с датчиком удельного сопротивления. второй выход первого генератора тока подключен к второму входу второго коммутатора, выход которого подключен к „ первому входу блока управления, выход измерительного блока шунтирован эталонным регистором, к выводам которого подключен второй вход блока управления, выход фор-, мирователя импульсов подключен к второ- . му входу первого коммутатора, третий вход которого и первый вход блока выборки-хранения поключены к первому выходу блока управления, выход усилителя постоянного тока подключен к второму входу блока выборки-хранения и одному из входов суммирующего усилителя, выход блока выборки-хранения через последовательно .соединенные суммирующий усилитель и второй генератор тока подключен к четвертому входу первого коммутатора, а выход блока управления через аналого-цифровой преобразователь подключен к индикатору.

На фиг. 1 представлена блок-схема уст-: ройства для измерения коррозионной активности грунта; на фиг, 2 — принципиальная : схема выполнения блоков, входящих в устройство.

Устройство содержит задающий гене- . ратор 1, формирователь 2 импульсов; пер-: вый коммутатор 3, усилитель 4 постоянного ; тока, измерительный блок 5, первый генера-: тор 6 тока, суммирующий усилитель 7, блок, 8 выборки-хранения, второй генератор 9 то- ка, датчик 10 удельного сопротивления, вто- .. рой коммутатор 11, эталонный резистор 12, блок 13 управленйя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, индикатор 15.

Измерительный блок 5 состоит из рабочего электрода t6, электрода 17 сравнения и вспомогательного электрода 18.

Формирователь 2 импульсов состоит из конденсатора 19 и резистора 20, Блок 13 управления состоит из пере- . ключателей 21 и 22, Блок 8 выборки-хранения состоит из бу-: ферных усилителей 23 и 24, транзистора 25,: резистора 26, реле 27 и конденсатора 28.

Генератор 6 тока состоит из резистив-. нога моста, выполненного на резисторах

29 — 32 и электронного коммутатора 33.

Устройство работает следующим обра- . зом, 1. Режим измерения удельного тока поляризации трунта.

Для измерений в данном режиме ис-: пользуется измерительный блок 5, предназ- наченный для измерения удельного тока поляризации грунта. Рабочий 16 и вспомо.гательный 18 электроды устанавливаются на противоположных сторонах измерительной ячейки по центру. Затем ячейка заполняется исследуемым грунтом. Сверху в

1756812 грунт устанавливается электрод 17 сравнения. Электроды 16 и 17 подключаются соответственно к входам А и В коммутатора 3, а электрод 18 — к шине нулевого потенциала через резистор 12, В начальный момент времени переключатель 21 блока 13 управления устанавливается в поло>кение

"Ко р роз ия". При этом най ряже ние логической единицы подается на вход коммутатора 3. Импульсы частотой 200 Гц с задающего 10 генератора 1 поступают на RC-цепь 20 и 19 с постоянной времени 0,65 мс. Эти импульсы поступают на второй вход коммутатора

3. Коммутатор 3 при подаче логической единицы на первый вход и импульсов на второй 15 вход замыкает, во время действия йа втором входе логической единицы, входй А,В соответственно с выходами А2, В2. Поэтому вход усилителя 4 постоянногп тока через вход В и выход В2 коммутатора 3 подключа- 20 ется к электроду 17 сравнения, а рабочий электрод 16 — к шине нулевого потенциала через вход А и выход А2 коммутатора 3.

Усилитель 4 постоянного тока измеряет rioтенциал коррозии между вспомогателЬным: 25 электродом 18 и электродом 17 сравнения измерйтельйого блока 5. Этот пбтенц с выхода усилителя 4 постоянного тока посту - пает на вход блока 8 выборки-хранения, который находится в режиме "Выборка", так 30 как на управляющиий второй. вход блока 8 выборки-хранения через переключатель 21 блока 13 управления подается напряженйе логической единицы, через 10 мин переключатель 21 блока 13 управления устанавлива - 35 ется в положение "Поляризация". При этом напряжение логического нуля через nepe-, ключатель 21 блока 13 управления поступает на первый вход коммутатора 3, Генератор 9 тока через вход А и выход

АЗ коммутатора 3 подключается к рабочему электроду 16 во время. действия логйческого нуля на втором входе коммутатора 3. Ток поляризаций протекает через рабо ий 16 и вспомогательный 18 электроды и эталонный 45 резистор 12 на шину нулевого потенциала.

В моменты действия на втором входе коммутатора 3 логической единицы элект рот 17 сравнения подключается к усилителю

4 постоянного тока, а рабочий электрод 16 50 к шине нулевого потенциала. Цепь тока . поляризации разрывается.

На второй управляющий вход блока 8 выборки-хранения поступает напряжение ло.гического нуля и блок выборки-хранения Я; 55 находится в режиме "Хранение"..При этой на его выходе устанавливается напряжение коррозии измеренное и запомненное до включения режима "Поляризация" (Ок.p).

Это напряжение поступает на первый вход суммирующего усилителя 7. На второй вход суммирующего усилителя 7 поступает текуlqee значение напряжения на электроде 17 сравнения через усилитель 4 постоянного тока и коммутатор 3.

Суммирующий усилитель 7 управляет током генератора 9 тока; Так как коэффициент усиления суммирующего усилителя 9 равен 1000, то при даже небольшой разнице между его входными йапряжениями ток генератора 9 тока огранйчивается и составляет 23А.

Напряжение на втором входе суммирующего усилителя 7, т.е. текущее значение напряжения на электроде 17 сравнения (Up), обратно пропорцйонально величине тока поляризации. Поэтому при протекании тока поляризаций разность напряжений на входах суммирующего усилителя 7 уменьшается и стремится к нулю.

В этом случае ток гене1>атора 9 тока начинает определяться величиной разности напря>кений на входах суммирующего усилителя 7, т.е. 1 = Ор-Чк.р, Следовательно, гейератор 9 тока поддерживает такой ток поляризации, что напряжение на электроде 17 сравнения.. приблизительно равно напряжению на выходе блока 8 выборки-хранения, т,е. потенциалу коррозии рабочего электрода 16 минус 100 мВ, Сдвиг на 100 мВ осуществляется в буферном" усилителе 24 блока 8 выборки-хранения.

Ток поляризации протекает через эталонный резистор 12 на шину нулевого потенциала. Напряжение с этого резистора через переключатель 22 поступает на АЦП

14 и затей на генератор 15.

: Таким образом ийдикатор 15 отображает текущее значение тока поляризаций, Затем по табл, 1 ойределяют коррозионную активность грунта. . Таблица 1 1!. Режйм измереййя удельного сопротивлениятрунта,- ..

В виду того, что электроды, помещенные в раствор электролит, свойствами которого обладают реальные груйты, псляризуются при протекании постоянного тока и возникающая при этом разность потенциалов искажает значения сопротивления, 1756812 измеряемого традиционным методом, необходимо измерить сопротивление на переменном токе, причем таком, чта величина и длительность положительного полупериода равнялась бы отрицательному.

Для измерений в данном режиме используется второй датчик 10, предназначенный для измерения удельного сопротивления грунта. Два электрода 34 и 35 устанавливаются на противоположных сторонах ячейки измерения удельного сайративления. Затем измерительная ячейка заполняется исследуемым грунтам, а выходы электродов 34 и 35 подключаются между резисторам 30 и шиной нулевого потенциала блока 9. Стабилизированные напряжения 1+5В и -5В с блока пйтания подаются на электронный коммутатор 33 второго генератора 9 тока.

Работой алек;раннаго коммутатора 33 управляют импульсы с частотой 200 Гц и скважность1о, равной единице с задающего генератора 1. На выходе коммутатора 33 получается переменное напряжейие амплитудой 10 В прямоугольной формы и скважностью, равйой едйнице. Это напряжение подается в плечи моста, образованного эталонными резисторами 31 и 32, 29 и 30, включенными последовательно с датчиком 10, а затем — на коммутатор 11, который управляется импульсами 200 Гц с задающего генератора 1. Выпрямленное переменное напряжение с выхода коммутатора 11 через контакты переключателя 22 блока 13 управления поступает на АЦП 14 и затем на индикатор 15.

Таким образом, на индикаторе 15 отображается значение тока генератора 9 переменного тока U=1xR, где R — сопротивление грунта ячейки измерения удельного сопротивления или

U=1 xpx —, S

L где р — удельное сопротивление грунта;

$ — площадь пластины;

L — расстояние между пластинами датчика.

Соответственно выбрав значения S u L получают на индикаторе показания, характеризу ощие удельное сопротивление грунта.

Затем по табл. 2 определяют коррозионную актйвность грунта.

Таблица 2

В результате сравнения величин коррозионной активности грунта, полученных в обоих режимах, выбирают максимальную их из них.

Данное устройство обеспечивает высокую точность результата измерения, снижает. трудоемкость и значительно упрощает процесс измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения коррозионной активности грунта, содержащее задающий генератор, первый коммутатор, усилитель постоянного тока, измерительный блок и индикатор, причем первый вход первого коммутатора соединен первым выходам измерительного блока, первый вход которого соединен с первым выходом

20 первого коммутатора, второй выход котороro соединен с входом усилителя пастоянноro тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено формирователем импульки-хранения, датчиком удельного сопротивления, вторым коммутатором. эталонным резистором, блоком управления и аналого30 цифровым преобразователем, причем выход задающего тенератора подключен к входу формиаователя импульсов, к первому входу второго коммутатора и первому входу первого генератора тока. вход датчика

35 удельного сопротивления подключен к перваму выходу первого генератора тока, второй вход которого соединен с датчиком удельного сопротивления, второй выход первого генератора тока подключен к второ40 му входу второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока управления, выход измерительного блока шуйтираван эталонным резистором, к выводам которого подключен второй вход блока управления, выход формирователя импульсав подключен к второму входу первого коммутатора, третий вход которого и первый вход блока выборки-хранения подключены к первому выходу блока-управления, выход

50 усилителя постоянного тока подключен к второму входу блока выборки-хранения и одному входу суммирующего усилителя, выход блока выборки-хранения через последовательно соединенные суммирующий

5 усилитель и второй генератор тока подключен к четвертому входу первого коммутора, а выход блока управления через аналогоцифровой преобразователь подключен к индикатору.

25 сов, первым и вторым генераторами тока, суммирующим усилителем, блоком выбор 1756812

Составитель Л. Шарова

Техред М.Моргентал

Корректор Н; Слободяник

Редактор Н. Рогулич

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3085 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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