Кондуктометрический преобразователь погружного типа

 

Союз Советских

Социалистических

Республик рн748214 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) Заявлено 2406.76 (21) 2375277/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150780. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 150780

6 01 И 27/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) +PAL(543. 257 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Н.Хажуев и Д.Ф.Тартаковский (71) Заявитель (54) КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОГРУ (НОГО ТИПА

Изобретение относится к технике исследовайия гидрофизических полей и может быть использовано в океанологии для измерения градиента удель- 5 ной электрической проводимости при изучении тонкой структуры Мирового океана, при исследовании излучения турбулентных течений в лабораторных условиях, в метрологии для создания образцовых средств измерения удельной электрической проводимости повышенной точности.

Известны трансформаторные преобразователи с жидкостными витком связи (1) . Применение трансформаторных мостов в кондуктометрии позволило создать погружные трансформаторнь1е преобразователи, которые отличаются высокой точностью результатов измере-29 ния средних и флуктуационных значений удельной электрической проводимости. Однако большой масштаб осреднения известных преобразователей не позволяет реализовать дифференциаль- 25 ный метод измерения градиента проводимости на малых базах. Кроме этого, при дифференциальном включении двух или более одинаковых трансформаторных преобразователей невозможно добиться полной идентичности напряжений, индуцируемых в жидкостном витке. Неравенство напряжений приводит к появлению паразитного сигнала в индикаторной обмотке, уровень которого значительно превышает уровень полезного сигнала. Вместе с этим затруднительно добиться равенства частот питающих напряжений в преобразователях.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является кон дуктометрический трансформаторный преобразователь с жидкостным витком связи, содержащий корпус с каналом и двумя замкнутыми магнитопроводами с обмотками (2) .

С помощью двух известных преобразователей,если разместить их на небольшом расстоянии друг от друга и их трансформаторы тока включить дифференциально, нельзя измерять градиент и его пульсации иэ-эа неидентичности напряжений, индуцируемых в жидкостных витках, неравенства частот, наличия фазовых сдвигов, а также из-за паразитных связей между ними

748214

Целью изобретения является расши рсние функциональных возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в корпусе выполнен дополнительный канал и размецены два дополнительных магнитопровода с обмотками, причем один из них охватывает дополнительный канал, а другой — оба канала.

На фиг. 1 изображен предлагаемый кондуктометрический капиллярнотрансформаторный преобразователь в разрезе; на фиг. 2 — схема включения кондуктометрического капиллярнотрансформаторного преобразователя в измерительную цепь.

Кондуктометрический капиллярнотрансформаторный преобразователь со-. держит тороидальный магнитопровод

1 . — трансформатор напряжения, два

Hj„ àíòè÷íûõ тороидальных магнитопровода 2 и 3 трансформаторы тока, заключенные в герметичный корпус 4.

Корпус выполнен с двумя идентичными каналами 5 и 6. Магнитопровод 1 охватывает одновременно каналы 5 и

6, а ках<дый магнитопровод 2 и 3— один канал 5 или б. На входах каналов 5 и 6 установлены диэлектрические насадки 7 с капиллярами 8 и 9 геометрические размеры которых идентичны. Магнитопровод 1 (cM. табл.2) имеет первичную обмотку 10 и две одновитконые вторичные обмотки, образованные жидкостными витками 11 и 12, которые одновременно являются перничными витками магнитопроводов 2 и 3. Вторичными обмотками магнитопроводов 2 и 3 являются идентичные обмотки 13 и 14, которые включены встречно. Магнитопровод 1 питается от генератора 15. Встречно включенные обмотки 13 и 14 подключены к согласующему усилителю 16 ° Далее включены резонансный усилитель

17, фазовый детектор 18, к которому чере3 фаэоврацатель 19 подается опорное напряжение от генератора 15.

К выходу детектора 18 подключены широкополосный усилитель 20 и регистратор 21.

Преобразователь,работает следующим образом: сигнал с генератора 15 (источника переменн0го напряжения) поступает на первичную обмотку 10 трансформатора напряжения, который индуцирует в жидкоу тныХ. витках равные по амплитуде, частоте и Фазе напряжения. При райенстве сопротивлений жидкостных витков 11 и 12 токи, протекающие по жидкостным виткам, равны rro величина и совпадают по ,частоте и фазе. Равные токи создают в магнитопроводах 2 и 3 ранные магнитные потоки, которые индуцируют токи н выходных обмотках 13 и 14.

Для самокомпенсации среднего эначения удельной электрической проводимости выходные обмотки 13 и 14 вйполнены идентичными и включены встречно. Поэтому токи, протекающие по обмоткам 13 и 14, равны по величи5 не и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 180< . Для обеспечения работы выходных трансформаторов в режиме трансформаторов тока к обмоткам

13 и 14 подключен согласующий усилитель 16 с малым входным сопротивлением, чем достигается повышенная помехозащищенность и стабильность коэффициента передачи трансформаторов тока. Так как приблизительно 90% полного сопротивления каждого жидкост15 ного нитка сконцентриронано в капиллярах 8 и 9 и зонах действия краевых эффектов, то геометрические константы каждого канала определяются только диаметром и длиной капилляров 8

Щ и 9. Следовательно, если геометрические параметры капилляров идентичны и преобразователь погружен в однородную среду, то на входе согласующего усилителя 16 сигнал равен нулю.

При погружении преобразователя в стратифициронанную среду нарушается равенство токов, протекающих по жидкостным виткам, и на выходе преобразователя появляется сигнал, пропорциональный разности удельных электрических проводимостей объемом жидкости сосредоточенных B чувстнительных зонах (капиллярах 8 и 9 с учетом краевых эффектов) . Разностный амплитудно-модулированный сигнал, снимаемый с выхода преобразователя, усиливается согласующим усилителем 16 и . резонансным усилителем 17, полоса пропускания которого выбирается в зависимости от частотного диапазона из40 меряемых пульсаций градиента с учетом степени пространственного разрешения первичного измерительного преобразователя. Для выделения переменной составляющей <огибающей) служит фаэочувствительный детектор 18. Для исключения фазовых сдвигов между напряжением на входе фазочувствительного детектора 18 и опорным напряжением служит фазоврацатель 19. С ныхода детектора 18 постоянная -или переменная составляющая усиливается согласующим широкополосным усилителем 20 (полоса пропускания усилителя 20 также выбирается в зависимости

55 ,от частотного диапазона входного сигнала, т.е. от постоянной составляюцей до верхней граничной. частоты измеряемых пульсаций) и поступает на регистратор 21 (например, вольтметр постоянного тока при измерении гращ диента проводимости в статическом режиме, вольтметр действуюцего значения при гармоническом входном сигнале, спектроанализатор при спектральном анализе. поля пульсаций

65 и т д ) 748214 з 4224/29 писное

Рие. 2

Предлагаемый кондуктометрический капиллярно-трансформаторный преобразователь обеспечивает: — измерение градиента удельной электрической проводимости, а также пульсаций градиента как в статичес- 5 ком, так и в динамической режимах измерений. Это достигается за счет идентичности геометрических констант, равенства напряжений, индуцируемых в жидкостных витках, по величине, частоте и фазе, что, в свою очередь, приводит к равенству (в однородной среде) токов, действующих в выходных обмотках трансформаторов тока. При этом дифференциальное включение выходных обмоток обеспечивает самокомпенсацию среднего значения удельной электрической проводимости; — повышенную точность измерения пульсаций градиента в широком амплитудно-частотном диапазоне за счет сохранения высокой пространственной разрешающей способности, повышенной помехозащищенности и возможности введения коррекции паразитного сигнала, возникающего при неидентичности каналов.

Формула изобретения

Кондуктометрический преобразователь погружного типа, содержащий корпус с каналом и два замкнутых магнитопровода с обмотками, помещенных в корпус, о т л и ч а ю— шийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, в корпусе выполнен дополнительный канал и размещены два дополнительных магнитопровода с обмотками, причем один из них охватывает дополнительный канал, а другой — оба канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1598075, кл. G 01 и 27/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9528488, кл. G 01 N 27/02, 1974 (прототип).

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,ул.Проектная,4