Устройство бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления проводящей среды

 

Использование: относится к ьтектромагнитним измерениям, з именно к устройСТРЭМ бесчонтактнопэ определения р ческой проводимое л . иг срег осиозанным на ИСПОЛЬЗОРЭРЬ . азаммода 7.- СТВИР берущего злвгстромагн;-1.гного попя с вихревыми точамп, иаагденны в олектропосводящей с,1еде -i мох-з7 бь ть спользозаю тс1, j, i лсг сргний нрово лмост |Дкос Сй ./ рзсгзорэв, .к гозеркм 14 грздуирозки менее точ -ь х средств мсмэрэнкй. Сущность мзобрегечич зю.ючае индуктор 1 емкость 2 геиера ор 3, ДЕТЧ.С 4, олски 37, час 5. Особеннеегь г изобретения является зесдэн -- блоков 5,7, что обестечивае1 повь-шгчис точности. 2 з.п ф-ль1, 3 ил

1762261

10

35

4 дорических цепей индуктора в виде датчика тока, и регистратор, дополнительно введен б ок сравнения и блок задания (источник опорного сигнала), причем, первый и второй входы блока сравнения соединены, соответственно, с выходной цепью датчика тока и источником опорного сигнала. Генератор напряжения выполнен управляечым по частоте, а в качестве регистратора используется частотомер.. Выход блока сравнения соединен с входом управления по частоте генератора напряжения, а вход частотомера соединен с частотным вы>. дом генератора.

Таким образом, образуется замкнутая система автоматического регулирования. 1

Задача системы — поддерживать ток в цепи индуктора на заданном уровне путем изменения частоты генератора напряжения.

Линеаризация передаточной характеристики достигается включением ме>кду выходом генератора и входом частотомера счетно-решающего блока.

Линеариэацию можно осуществить также путем выполнения генератора управляемым по напряжению, а между входом частотомера и управляющим входом генератора включить блок управления, изменяющий напряжение питания фаэ индуктора обратно пропорционально частоте.

Таким образом, в отличие от известных технических решений, введены следующие новые признаки; — использование частотомера в качестве региСтратора; — генератор напряжения выполнен управляемым по частоте; — блок сравнения; — блок задания (источник опорного сигнала); — новые функциональные связи, отсутствующие в прототипе; — счетно-решающий блок; — блок управления.

Наличие указанных новых признаков по сравнению с прототипом свидетельствует о том, что заявляемое решение отвечает критерию изобретения "новизна".

Совокупность указанных признаков приводит к появлению новых свойств, а именно, однозначной зависимости частоты генератора от сопротивления среды с возможностью получения линейной зависимости.

Указанные свойства невозможно получить. применяя отдельно перечисленные выше признаки, следовательно, появление новых свойств обусловлено совокупностью этих признаков. что обеспечивает соответствие заявляемого технического решения критерию "существенные отличия", На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из многофаэного индуктора 1, помещенного в емкость 2 с измеряемой проводящей средой, генератора многофазного напряжения 3, который содержит вход управления частотой Х и частотный выход f, датчика тока в фазах индуктора 4, блока сравнения 5, частотомера 6 в качестве регистратора, блока задания 7, На фиг.2 показана блок-схема устройства, в котором, с целью линеаризации передаточной характеристики, дополнительно введен счетно-решающий блок 6, На фиг.3 показана блок-схема устройства, в котором, с целью линеаризации передаточной характеристики, дополнительно введен блок управления 9, а генератор многофазног0 напряжения,.;ополнительно снабжен входом управле. ия напряжением на обмотках индуктора.

Устройство работает следующим образом.

Генератор многофазного напряжения 3 питает индуктор 1, У полюсов индуктора образуется бегущее электромагнитное поле, скорость которого. определяется частотой питающего напря>кения. Конструкция индуктора может быть самой разнообразной: линейной, круговой, односторонней, двухсторонней, двухфазной или многофаэной, электростатической и т.д. На основании изложенных выше принципов в фазах индуктора появляется ток, определяющий мощность, передаваемую в измеряемую среду, Зтот ток измеряется датчиком тока 4.

Выходной сигнал датчика, например, напряжение, пропорциональное эффективному значению тока, подается на первый вход блока сравнения 5. На второй вход блока сравнения с блока задания 7 подается сигнал, задающий ток в индукторе. Происходит сравнение сигнала измеренного тока с выходным сигналом блока. задания. Результат сравнения в виде сигнала подается на вход управления частотой Хг генератора 3 и изменяет ее в нужном направлении, Управление частотой построено таким образом, что когда измеряемый ток превышает заданный, частота генератора снижается, и наоборот. Таким образом, например, при большой проводимости среды (малом сопротивлении) во вторичной цепи (проводящей среде) и, соответственно, в первичной цепи, ток возрастает. Система авторегулировэния уменьшает частоту генератора, что вызывает уменьшение скорости бегущего поля и, соответственно, ЭДС и тока во вторичной цепи. Ток в первичной цепи

1762261 (фазэх индуктара) также ропорционально уменьшается. Вследствие укаэаннь.х процессов частота в системе автоматически устанавливается -,à êàé,,при которой ток в фазах индуктора устанавливается равным 5 заданному значению.

Используя известные зависимости, можно показать, что — — или f = — pep, (1)

1 U 2 1 U 10 1 г ср К I1 где f — частота напряжения, питающего инnyKToP

Uy — действующее напряжение фаз индуктора; 15 1 — действующее значение тока в фазах индуктора; ср. — проводимость среды;

К вЂ” постоянный коэффициент, обусловленный конструктивными постоянными ин- 20 дуктора; ,оср. — сопротивление среды.

Отсюда можно сделать вывод, чта при неизменном токе и напряжении питания индуктора частота питания индуктора полно- 25 стью определяется проводимостью (сопративлением среды).

Частотомер 6, подключенный к частотному выходу f енератора 3, измеряет частоту генератора, значение которой 30 однозначно определяет сопротивление измеряемой среды.

Для линеаризации зависимости частоты генератора от сопротивления проводящей среды в устройство может быть дополни- 35 тельно введен счетно-решающий блок (см. фиг,2).

В блоке происходит возведение в квадрат значения частоты, зарегистрированной частотомером. Таким образом, согласно (1) 40 зависимость сигнала на выходе блока 8 от сопротивления среды становится линейной.

Еще один вариант линеаризации зависимости частоты генератора ат сопротивления проводящей среды показан на фиг.3. 45

Если управлять напряжением на обмотках

К индуктора по закону: Uy = —, то, учиты1 вая (1), получим: f = — p,, т.е. линей 1 50 ную зависимость, а не квадратичную.

Генератор на фиг.3 дополнительно снабжен входом управления выходным напряжением Хц. В устройство дополнительно введен также блок управления 9, который преобра- 55 зует значение частоты на выходе генератора 3 в сигнал управления. подаваемый на вход Хцтаким образом, чтобы напряжение на обмотках индуктора менялось обратна пропорционально частоте. Например, при увеличении сопротивления среды в 2 раза частота генератора увеличится также в 2 рара, а в устройстве по фиг.1 и фиг.2 — в

l2 раэ.

Диапазон измеряемых значений сопротивления среды в предлагаемом устройстве легко задавать, например, ступенчатым изменением величины стабилизируемаго тока, путем изменения задания или изменением величины выходного напряжения генератора, питающего индуктор (начального значения напряжения в варианте па фиг.3).

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления проводящих сред за счет прямого преобразования сопротивления среды в частоту электрических колебаний, измерения частоты, а не фазы. применения компенсационного приема измерения, возможности контроля всей передаточной характеристики только s одной точке диапазона, Предлагаемое устройство может найти применение для точных измерений проводимостей жидкостей и растворов, например, буровых растворов, т.к, датчик устройства (индуктор) может быть выполнен полностью изолированным от измеряемой среды и без сквознога отверстия, которое необходимо в известных датчиках из двух тораидальных трансформаторов.

Устройство может быть применено также для поверки и градуировки менее точных средств измерений.

Формула изобретения

1.Устройство бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления проводящей среды, включающее генератор напряжения, индуктор, который расположен в измеряемой проводящей среде, а обмотки которого соединены с выходами генератора напряжения, датчик тока индуктора, регистратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, генератор напряжения выполнен управляемым по частоте, в качестве регистратора использован частотоме„, введены блок сравнения и блок задания тока, причем первый и второй входы блока сравнения соединены соответственно с выходом датчика така и блока задания, выход блока сравнения соединен с входом управления по частоте генератора напряжения, а вход частотомера соединен с частным выходом генератора напряжения.

2.Устройство па п.1, о т л и ч а ю щ е есятем,,что,,с целью линеариээции зави иPi d/ ) Фиг. Р

Фаг. Я

Составитель Е.Катышев

Техред M.Моргентал Корректор T.Вашкович

Зака" 3258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР ЗО35) Москва, Ж-35, Рауиская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат Т атент", г, Ужгород, улЛ агарина, 1Я мости частоты генератора напряжения or сопротивления проводящей среды между частотным выходом генератора напряженкл и входом частотомера, включен ь етнорешающий блок.

З.Устройство по п.1, о т л и ч а о ц е ес я теi4, что, с целью линеэризвции зависи

) мости частоты генератора напряжения от сопротивления проводящей среды, генератор напря(ения выполнен управляемым по напряжению, а между входом частотомера

5 и входом генератора напряжения, который управляет напряжением, включен бло!(управления.