Измеритель концентрации растворов

 

Союз Советскин

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.02.80 (21) 2884351/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) П р нор итет†(51) M. Кл.3

G01 N 27/02

Гееудеретееннмй кемнтет

СССР

Опубликовано 15.12.81. Бюллетень.№ 46 (53) УДК 543.257..5 (088.8) пв делам нзебретеннй и еткрытий

Дата опубликования описания 25.12.81

С. М. Константинов, А. И. Лавриненко, А. В. Гирнык, Ю. А. Скрипник и Г. Е. Сушко (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель

Киевский технологический институт легкой промышленности (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может использоваться в легкой, пищевой и химической промышленности для измерения концентрации различных растворов.

Известны измерители концентрации растворов, содержащие генератор, датчик, измерительный мост и индикатор (1) и (2).

Недостатком этих устройств является отсутствие полного баланса моста из-за наличия реактивной составляющей проводимости раствора, неоднозначность зависимости выходного напряжения от концентрации, а также низкая точность измерений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель концентрации растворов, содержащий последовательно соединенные генератор, датчик и вычитатель, а также индикатор (3).

Однако известный измеритель имеет низкую точность измерений, обусловленную реактивной составляющей проводимости раствора, а также зависимость ее от неконтролируемых параметров раствора. 20

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Для достижения указанной цели в измеритель концентрации растворов, содержащий последовательно соединенные генераторы, датчик и вычитатель, а также индикатор, дополнительно введены пороговое устройство, аналоговый ключ, дополнительный датчик, N-звенный фазовращатель, коммутатор, детектор, дифференциатор, нульорган, схема И, генератор импульсов и счетчик, причем вход дополнительного датчика, выход которого через N-звенный фазовраIIIàòåëü подключен к коммутатору, соединен с выходом генератора, а выход коммутатора, к управляющему входу которого через счетчик подключен генератор импульсов, соединен со вторым входом вычитателя, выход которого через детектор подключен ко входам дифференциатора и порогового устройства, при-этом выход дифференциатора через нуль-орган подключен к первому входу схемы И, ко второму входу которой подключен выход индикатора занижений, а выход схемы И соединен с управляющим входом аналогового ключа, вход которого соединен с выходом вычитателя, а выход с индикатором.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого измерителя.

Измеритель содержит последовательно соединенные генератор 1, датчик 2 и вычита890206

Формула изобретения

50 тегь 3, а также индикатор 4, кроме того, введены пороговое устройство 5, аналоговый ключ 6, дополнительный датчик 7, N-звенный фазовращатель 8, коммутатор 9, детектор 10, дифференциатор I I, нуль-орган 12, схема И 13, генератор импульсов 14 и счетчик 15.

Измеритель работает следующим образом.

Сигнал в виде переменного напряжения с выхода генератора 1 поступает на датчик 2, погруженный в измеряемый раствор. Сигнал с выхода датчика 2, пропорциональный полной проводимости раствора, зависящей от его концентрации, поступает на один вход вычитателя 3, на другой вход которого подают компенсирующее напряжение, чтобы при нулевой концентрации происходило полное вычитание и выходной сигнал вычитателя был равен нулю.

Однако из-за наличия реактивной составляющей проводимости раствора полной компенсации добиться, не удается. Кроме того, реактивная проводимость зависит от частоты генератора и неконтролируемых параметров раствора. Все это приводит к снижению точности измерений.

Для устранения указанных недостатков сигнал с выхода генератора 1 поступает на дополнительный датчик 7, погруженный в чистый растворитель и, далее, через N-звенный фазовращатель 8 и коммутатор 9 — на вычитатель 3. Так как датчики 2 и 7 находятся в одинаковых условиях, то и амплитуды сигналов на их выходах при нулевой концентрации равны.

Компенсация фазового сдвига между сигналами с выходов датчиков 2 и 7 осуществляется следующим образом.

Счетчик 15 считает импульсы с выхода генератора импульсов 14 и одновременно управляет коммутатором 9, подключающим ко второму входу вычитателя 3 различные звенья фазовращателя 8. Звенья подобраны таким образом, чтобы при последовательном их подключении коммутатором 9 фаза сигнала на втором входе вычитателя 3 скачкообразно изменялась и в какой-то момент совпадала с фазой сигнала на выходе датчика 2. В. момент совпадания фаз амплитуда сигнала на выходе вычитателя 3 минимальна. Для определения момента компенсации сигнал с выхода вычитателя 3 поступает на детектор 10, выделяющий амплитуду сигнала и далее — на дифференциатор 11, напряжение на выходе которого переходит через нуль в момент минимума, что фиксируется нуль-органом 12, Последний через схему И 13 открывает аналоговый ключ 6 и сигнал с выхода вычитателя 3 поступает на индикатор 4. Пороговое устройство запрещает измерения, если амплитуда сигнала на выходе вычитателя 3 не опускается ниже заданного порога.

Таким образом, на индикатор 4 сигнал поступает только в момент равенства фаз сигналов на входах вычитателя 3, т е. в моменты компенсации реактивной составляющей проводимости, независимо от частоты генератора 1 и неконтролируемых параметров раствора.

Сравнительные испытания предлагаемого и известного измерителей при измерении малых концентраций показали, что в интервале температур точность измерений возросла в 3 — 4 раза.

Устройство допускает реализацию на микросхемах, что значительно повышает его надежность.

Измеритель концентрации растворов, содержащий последовательно соединенные генератор, датчик, вычитатель и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены пороговое устройство, аналоговый ключ, дополнительный датчик, N-звенный фазовращатель, коммутатор, детектор, дифференциатор, нуль-орган, схема И, генератор импульсов и счетчик, причем вход дополнительного датчика, выход которого через

N-звенный фазовращатель подключен к коммутатору, соединен с выходом генератора, а выход коммутатора, к управляющему входу которого через счетчик подключен генератор импульсов, соединен со вторым входом вычитателя, выход которого через детектор подключен ко входам дифференциатора и порогового устройства, при этом выход дифференциатора через нуль-орган подключен к первому входу схемы И, ко второму входу которой подключен выход индикатора занижений, а выход схемы И соединен с управляющим входом аналогового ключа, вход которого соединен с выходом вычитателя, а выход с индикатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 184511, кл. G 01 N 27/02, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР № 254857, кл. G 01 N 27/02, 1968.

3. Авторское с видетел ьство ССС P № 428264, кл. G 01 N 27/02, 1971 (прототип) .

890206

Соста вител ь В. Алексеев

Редактор С. Тимохина Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 10958/69 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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