Кондуктометр

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЪСТВУ (н879429 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 150878 (21) 2653394/18-25

G 01 N 27/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 071181. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 071181 (53) УДК 543. 257 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Сутормин, В.И.Сычев и В.A.Суворов

Волгоградское специальное конструкторское бюро НПО "Нефтехимавтоматика" (71) Заявитель (54) КОНДУКТОМЕТР

Изобретение относится к приборам цля измерения концентрации электропроводных растворов и газов, а также электропроводности жидкостей и газов.

Кондуктометр может быть применен в нефтеперерабатывающей, нефтехими ч †;ñêoé, химической и других отраслях промышленности.

Известен кондуктометр, использующий резонансные методы измерения электропроводности (1).

Такой кондуктометр имеет узкий диапазон измерения концентраций электропроводных жидкостей. Чтобы расширить диапазон чувствительности, необходимо изменять резонансную частоту контура измерительной ячейки, что ведет к усложнению прибора и его эксплуатации.

Известен кондуктометр, содержащий кольцевую кювету, которая является элементом связи двух контуров, настроенных на частоту внутреннего генератора, внутренний генератор, питающий контур, подключенный к генератору, измерительный контур, подключен-. ный к регистрирующей схеме (2 ).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции датчика, а также малый уровень выходно ЗО го сигнала на измерительном контуре, что требует регистрирующей схемы с большим по величине и стабильным по температуре коэффициентом усиления.

Минимальная измеряемая электропроводность исследуемого раствора ограничивается в этом случае величиной внутренних шумов усилителя регистрирующей схемы, а также величиной паразитных наводок сигнала с питающего контура на измерительный.

Это сужает диапазон измеряемых концентраций исследуемых жидкостей. уменьшение паразитных наводок требует изготовления сложных экранов, которые должны быть разъемными для обеспечения технического обслужива- ния устройства, и следовательно, затрудняется полное экранирование.

В известном устройстве существует нелинейная зависимость между концентрацией исследуемой жидкости и напряжением, снимаемым с измерительного контура, следовательно, градуировка шкалы прибора будет также нелинейной, что вызывает дополнительную погрешность показаний измеряемой величины.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых концентраций жид879429 костей, упрощение конструкции, повышение точности и линейной шкалы прибора.

Укаэанная цель достигается тем, что в колебательный контур введена положительная обратная связь с питающего генератора, последовательно с колебательным контуром включено постоянное сопротивление, а вход усилителя подключен параллельно указанному сопротивлению. Колебательный контур и сопротивление образуют делитель с переменным коэффициентом деления, который определяется проводимостью исследуемой жидкости в кювете, а выходное напряжение пропорционально величине падения напряже- 5 ния на сопротивлении.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предложенного устройства, на фиг.2 — его эквивалентная схема.

Кондуктометр имеет кювету 1, со- ДО держащую раствор, параллельный колебательный контур 2, индуктивно связанный с кюветой питающий генератор

3, обмотку положительной обратной связи 4, соединенную с генератором и индуктивно связанную с колебательным контуром, постоянное сопротивление 5, включенное последовательно с колебательньм контуром, усилитель б, вход которого подключен к сопротив( ленив, а выход к индикаторному прибору 7.

Предложенный кондуктометр работает следующим образом.

Переменное напряжение с генератора 3 поступает на делитель напряжения, образованный контуром 2 и сопротивлением 5. Напряжение с сопротивления 5 поступает на вход усилителя б и с выхода усилителя на индикаторный прибор 7, шкала которого програ- 4Ц дуирована в процентах концентрации.

Контур 2 настраивается на частоту колебаний генератора 3, причем величина резонансного сопротивления контура зависит от напряжения, поступающего в контур с обмотки положительной обратной связи 4, чем больше напряжение положительной обратной связи в обмотке 4, тем больше резонансное сопротивление контура.

Величину напряжения положительной обратной связи обмотки 4 можно подобрать таким образом, чтобы резонанс,ное сопротивление контура 2 стало равно бесконечности.

В этом случае напряжение генератора на сопротивление 5 будет равно нулю. Если теперь стабилизировать выходное напряжение и частоту генератора 3, то в отсутствии исследуемой жидкости в кювете 1 резонансное Qo сопротивление контура 2 будет оставаться бесконечно большим.

После заполнения кюветы 1 исследуемой жидкостью в контур 2 будут вноситься короткозамкнутым витком, об- д разованным исследуемой жидкостью в кювете 1, который индуктивно связан с контуром 2, дополнительные потери, что приведет к уменьшению эквивалентного резонансного сопротивления контура 2 и к появлению напряжения на сопротивлении 5.

Величина напряжения на сопротивлении будет тем больше, чем меньше эквивалентное резонансное сопротивле" ние контура 2, а величина эквивалентного резонансного сопротивления контура 2 будет тем меньше, чем больше проводимость исследуемой жидкости в кювете 1, так как с увеличением проводимости исследуемой жидкости уменьшится сопротивление короткозамкнутого витка, образованного кюветой 1, что приведет,к увеличению потерь, вносимых в контур 2, который индуктивно связан с кюветой 1.

Таким образом, при отсутствии исследуемой жидкости в кювете 1, напряжение обратной, связи на обмотке

4 устанавливают таким, чтобы напряжение на сопротивлении 5 стало равно нулю, что будет соответствовать бесконечно большому резонансному coII ротивлению контура 2. Величина же сопротивления 5 выбирается в зависимости от измеряемого диапазона проводимости исследуемой жидкости.

Если исследованию подлежит жидкость с малой удельной проводимостью, то эквивалентное резонансное сопро-тивление контура 2 при наличии потерь| вносимых в контур 2 короткозамкнутым витком, образованным кюветой 1 с этой жидкостью, может достигать большой величины. Чтобы в этом случае получить напряжение на сопротивлении 5 достаточное для измерения,его необходимо выбрать достаточно большим. И наоборот, если исследованию подлежит жидкость с большой удельной проводимостью, величина сопротивления 5 должна быть малой.

Введение обмотки положительной обратной связи 4 в контур 2 позволило значительно расширить пределы изменения величины сопротивления 5 по сравнению с входным резонансным сопротивлением измерительного контура прототипа, что позволило измерять проводимости исследуемой жидкости значительно меньших величин, упростило конструкцию и обслуживание датчика при его эксплуатации.

На основании эквивалентной схемы (см фиг.2 ) можно записать

u = u

3Ь(у ГR R (i) где н.. — напряжение генератора на

ЗЫ сопротивлении 5, и напряжение генератора", R - величина сопротивления 5;

Rp- эквивалентное резонансное ( сопротивление контура.

879429 де

U =U ° G„ В д г n > где б — концентрация исследуемой

Ч жидкости в кювете 1.

Эквивалентное сопротивление контура определяется по формуле

1 2. ь ч, (2}

Р= R,+ пйКЧ где R — резонансное сопротивление о 5 контура, R — сопротивление жидкости в

Ч кювете 1;

n — число витков катушки индуктивности контура 2.

Из формул 1 и 2 видно, что с увеличением сопротивления исследуемой жидкости R в кювете 1 будет увеличиваться величина эквивалентного сопротивления контура 8 что приведет к уменьшению напряжения П,чна сопротивлении 5, и индикаторный прибор 7 покажет уменьшение концентрации и, наоборот, при уменьшении сопротивления исследуемой жидкости R уменьшится Rp,что приведет к увеличению 29

V „,,а индикаторный прибор 7 покажет увеличение концентрации жидкости в кювете 1.

Для получения линейной зависимости изменения величины падения напряжения на сопртивлении 5 от величины сопротивления исследуемой жидкости в колебательный контур 2 введена положительная обратная связь 4 с генератора 3. Величина положительной обратной связи 4 контура 2 с генератором 3 выбирается таким образом, чтобы при отсутствии исследуемой жидкости в кювете 1 резонансное сопротивление контура 2 стремилось к бесконечности. После заполнения кюветы 1 исследуемой жидкостью величина эквиt валентного сопротивления контура Rp определится из выражения (2). При условии, что Ко- со, перейдя к пределу, напряженйе на сопротивлении 5 4О определится из формулы (1)

U = 0ВыХ Г и-К +

Величину сопротивления R всегда можно выбрать таким образом, чтобы 45 имело место неравенство ВГ)1 R

Так как проводимость исследуемой жидкости прямо пропорциональна ее концентрации, то обозначив 11ЯЧ=(Ц, бум иметь

Следовательно, имеет место линей" ная зависимость изменения выходного напряжения от концентраций исследуемой жидкости в кювете 1:

Где А=U — — постоянная величина, Г п2 определяемая напряжением генератора и параметрами датчика.

В кондуктометре расширен диапазон измеряемых концентраций жидкостей в сторону малых концентрации за счет устранения паразитных наводок сигнала генератора на вход усилителя.

За счет устранения системы индуктивно связанных (через кювету) контуров упрощена конструкция прибора, повышена надежность его работы.

Получение линейной градуировки шкалы прибора уменьшает погрешность отсчета по шкале, а следовательно, уменьшает суммарную погрешность измерения.

Формула изобретения

Кондуктометр, состоящий из кюветы с исследуемой жидкостью и измерительнОй схемы, содержащей питающий генератор, колебательный контур, индуктивно связанный с кюветой, и усилитель с индикаторным прибором, o r л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых концентраций исследуемых жидкостей, получения линейной шкалы прибора, упрощения конструкции и повышения точности измерения в колебательный контур введена положительная обратная связь с питающего генератора, последовательно с колебательным контуром включено постоянное сопротивление, а вход усилителя подключен па-,. раллельно указанному сопротивлению.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лопаткин Б.A. Кондуктометрия, Новосибирск, Сибирское отделение

AH СССР 1964 с. 254.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2419882/18-25, кл. G 01 и 27/02, 1977.

879429

Пйача асспедуемай

Составитель М, Кривенко

Редактор H. Коляда Техред A.Ач Корректор С. Шекмар

Заказ 9708/12 Тираж 910 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4