Устройство для измерения удельной электропроводности жидких сред

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения удельной электропроводности жидких растворов и расплавов в условиях действия внешних (сторонних) источников тока. Сущность: устройство содержит 4 токовых полудисковых электрода, изолирующую пластину, переключатель электродов, 2 переменных резистора, регистратор напряжения, регистратор силы тока, 2 выключателя, источник тока. Электроды 1, 2, 3, 4 попарно поочередно посредством переключателя 6 соединяются между собой через последовательно соединенные регистратор силы тока 8, переменный резистор 9 и выключатель 10. Параллельно этой электрической цепи подключен регистратор напряжения 7. Кроме того, электроды посредством переключателя 6 соединены между собой через последовательно соединенные регистратор силы тока 11, источник тока 12, переменный резистор 13 и выключатель 14. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения удельной электропроводности жидких сред за счет учета влияния поляризации электродов. 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения удельной электропроводности жидких растворов и расплавов в условиях действия внешних (сторонних) источников тока.

Известно устройство для измерения электропроводности жидких сред (авт. св. №1732248, G 01 N 27/42, 1992), включающее трубку, кольцеобразные электроды, магазин активных электрических сопротивлений, переключатель, регистраторы. Недостатком этого устройства является погрешность в измерении за счет неучтенного влияния поляризационных процессов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения удельной электропроводности и плотности тока (пат. РФ 2007707, G 01 N 27/07, 1992), включающее изоляционный экран, токовые полудисковые электроды, разделенные изоляционной прокладкой, и измерительные электроды. Токовые электроды соединены между собой через последовательно соединенные амперметр и переменный резистор. Параллельно этой электрической цепи включен регистратор напряжения. Другой регистратор напряжения включен между измерительными электродами.

Недостатком этого устройства является погрешность в измерении за счет неучтенного влияния поляризационных процессов.

Задачей изобретения является повышение точности измерения удельной электропроводности жидких сред.

Это достигается тем, что в устройство для измерения удельной электропроводности жидких сред, содержащее пластину из диэлектрического материала, токовые электроды, соединенные между собой через последовательно включенные регистратор силы тока, переменный резистор, с параллельно подключенным регистратором напряжения, дополнительно вводят два электрода, переключатель электродов, соединяющий попарно электроды, включенный последовательно с ним выключатель электрической цепи, а также вторую цепь, соединяющую электроды через последовательно включенные регистратор силы тока, источник тока, переменный резистор и выключатель. Это позволяет учесть влияние поляризационных процессов на измеряемое напряжение путем экстраполяции результатов шестиитерационного измерения, обусловленного введением двух дополнительных электродов.

На фиг.1 изображено заявленное устройство. Устройство содержит токовые электроды 1, 2, 3 и 4, изолирующую пластину 5, переключатель электродов 6, переменные резисторы 7 и 8, регистратор напряжения 9, регистраторы силы тока 10 и 11, выключатели 12 и 13, источник тока 14.

На фиг.2 представлено влияние поляризационных процессов на точность измерения в прототипе. На ток, вызванный сторонним источником и движущимся от катода 15 к аноду 16, действует напряжение поляризации U_п, возникающее между измерительными электродами 1 и 2 в результате их поляризации. В результате измеряемое напряжение между электродами, а следовательно, и рассчитываемая удельная электропроводность среды, являются ошибочными.

На фиг.3 представлен график, иллюстрирующий процесс обработки результатов измерений с целью получения истинного значения удельной электропроводности.

Электроды 1, 2, 3, 4 выполнены из меди и расположены на расстояниях, кратных 1:2:4, что позволяет посредством переключателя 6 получить 6 различных расстояний между электродами: l₁₂=L, l₂₃=2L, l₁₃=3L, l₃₄=4L, l₂₄=6L, l₁₄=7L, где l₁₂ - расстояние между электродами 1 и 2, и т.д. Электроды имеют форму полудисков.

Пластина 5 выполнена из диэлектрического материала.

Переключатель 6 на входе соединен с четырьмя электродами, а на выходе имеет два контакта с электрической схемой. Переключатель имеет шесть положений, каждое из которых соединяет два из четырех электродов с электрической цепью: "1 и 2", "2 и 3", "1 и 3", "3 и 4", "2 и 4", "1 и 4".

Устройство используется следующим образом:

1. Электроды помещаются в жидкий раствор (или расплав), находящийся под воздействием сторонних источников тока.

2. Переключатель 6 устанавливается в положение "1 и 2".

3. При выключенных выключателях 10 и 14 фиксируется напряжение U₁, измеренное регистратором 9.

4. Включается выключатель 12 и фиксируется напряжение U₂, измеренное регистратором 9.

5. Включается выключатель 13.

6. Переменным резистором 8 изменяется сопротивление на ϶R, добиваясь изменения напряжения U₂ до значения U₁;

7. Фиксируются значения сопротивления ϶R, силы тока I₁, измеренное регистратором 10, силы тока I₂, измеренное регистратором 11;

8. Рассчитывается значение удельной электропроводности жидкой среды q по формуле

где S - площадь поперечного сечения токового электрода; l -расстояние между подключенными электродами.

9. Переключатель 6 переключается в следующее положение и далее повторяются действия 3-8 до тех пор, пока не будет получено шесть значений q1...q6.

10. Значения q1...q6, полученные при различных расстояниях между подключенными электродами 11...16, экстраполируются и, как это видно на фиг.3, при l_{о ф} рассчитывается истинное значение q.

Предлагаемое устройство может быть использовано для измерения удельной электропроводности жидких растворов и расплавов в условиях действия сторонних источников тока.

Устройство для измерения удельной электропроводности жидких сред, содержащее пластину из диэлектрического материала, токовые электроды, соединенные между собой через последовательно включенные регистратор силы тока, переменный резистор с параллельно подключенным регистратором напряжения, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит два электрода, переключатель электродов, соединяющий попарно электроды, включенный последовательно с ним выключатель электрической цепи, а также вторую цепь, соединяющую электроды через последовательно включенные регистратор силы тока, источник тока, переменный резистор и выключатель.