Устройство для измерения электропроводности жидких сред

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик!

)982495 (61 ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 02g781 (21) 3310389/18-25 с присоединением заявки Нов

РЦ М. Кп.

G 01 и 27/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0701ВЗ. Бюллетень HP 1 (531 УДК 543. 257 (088.8) . Дата опубликования описания070183

Ь а

Л.В. Шпилевой, П.Д. Демченко и В.И . Воробь в ч - :*: );!,".. кн а 1

ЗапоРожский филиал Всесоюаного научно-иссл оайч@уьйнйгюс и конструкторского института "Цветметав (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (541 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКИХ.СРЕД

Изобретение относится н автомати-. ческому контролю технологических параметров и может быть использовано для автоматического измерения концентрации электролитов, например щелочи,.в растворах глиноземного производства, а также в обогащении, в химической, пищевой и других отраслях промышленности. 10

Известно устройство для измерения электропроводности электролитов, содержащее датчик, измерительную схему и показывающий прибор. Датчик питается стабилизированным напряжением переменного тока для исключения влияния электродной поляризации, возникающей из-за гальванического контакта между электродами и раствором (1).

Недостатком такого устройства яв.ляется сравнительно невысокая точность измерения, так как физически трудно реализовать источник переменного напряжения с высокой стабильностью. Кроме того., стабилизатор искажает форму сигнала, что вносит дополнительную погрешность в измерения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее первичный преобразователь, соединенный с первичной обмоткой трансформатора тока, источник переменного напряжения, а вторичная обмотка трансформатора тока соединена с делителем напряжения шунтированным териэрезистором, который соединен с источником опорного напряжения, и усилитель.

В этом устройстве первичный преобразователь и компенсирующая цепочка, состоящая иэ первичной обмотки трансформатора тока и реохода,. питаются от одного источника. При этом отпадает необходимость стабилизировать напряжение источника питания, так как колебания напряжения в одинаковой степени сказываются на величине напряжения, снимаемого с датчика, и величине компенсационного напряжения. Форма синусоиды при этом не искажается (2 ).

Однако высокая точность измерения в известном устройстве может быть достигнута только в случае, если переменное напряжение, снимаемое с датчика, будет синфазно с компенсационным напряженнем. Но комплексное сопротивление первичного преобразователя при измерении на переменном токе вызывает сдвиг фаз.

987495

Для компенсации начального сдвига фаэ, вносимого реактивностями датчика и трансформатора тока, вторичную цепь трансформатора тока шунтируют конденсатором, емкость которого подбирают опытным путем. При 5 изменении концентрации электролита величина емкости конденсатора должна также изменяться для полной компенсации сдвига фаз. Однако технически реализовать это затруднительно, поэтому величину емкости оставляют постоянной (средней). Полная компенсация угла сдвига фаэ не осуществляется, чем вносится погрешность в измерения. Другим недостатком извест-)5 ного устройства является наличие реохорда в измерительной схеме. Механические контакты реохорда снижают надежность устройства и вносят дополнительную погрешность в измерения, для передачи показаний прибора на регулятор или ЭВМ в прибор необходимо встроить преобразователь, преобразующий положение движка реохорда в токовый сигнал. При этом возникает необходимость во введении механической передачи с движка реохорда к валу преобразователя, а механические передачи характеризуются большими погрешностями.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее первичный преобразователь, источник питания, усилитель, трансформатор тока, пер- 35 вичная обмотка которого соединена с источником питания и первичным преобразователем, а вторичная обмотка включена на делитель напряжения, шунтированный терморезистором, ко- 40 торый соединен с источником опорного напряжения, снабжено источником корректирующего сигнала и множительным устРОйствОм.

Первый вход множительного устройства соединен с выходом делителя напряжения, второй вход соединен с выходом источника корректирующего сигнала, а выход — с входом усилителя.

Напряжение на выходе датчика Uz

A v(>+6).

Напряжение на выходе источника корректирующего сигнала

0Ê 0Н (I +6) е где P, — измеряемый параметр; > — коэффициент преобразования первичного преобразователя, 6 — относительное. приращение выходных напряжений первичного преобразователя и источника корректирующего сигнала под 60 действием колебаний напряже« ния питаниями

U — напряжение источника коррекн тирующего сигнала при номинальном напряжении питания, g$

Множительное устройство осуществляет операцию перемножения 0 на

1/0 . Таким образом, U х== 0 /0 . Подставляя в последнее выражение приведенные выше соотношения для U и

U<, получаем

АЧ(+6) AV

08Ых =

0н + Ан — cofls t А.

Как видно, напряжение 0эь х, снимаемое с выхода множительного устройства, зависит от измеряемого параметра A (концентрации целочи ) и не зависит от колебаний напряжения питания датчика.

Корректирующий сигнал — постоянного тока, поэтому сдвиг фазы сигпа-. ла датчика не влияет на точность измерения.

На чертеже представлена структурная схема устройства для контроля концентрации целочи в продукционной пульпе глиноземного производства.

Устройство состоит из первичного преобразователя 1, трансформатора 2 тока, включенных последовательно.с источником переменного напряжения

Вторичная обмотка трансформатора тока 2 включена на. делитель напряжения, состоящий из сопротивлений p„è R> шунтированный термореэистором R .

Устройство содержит такие множительное устройство 4, выполненное на операционном усилителе, в обратную связь которого включен полевой транзистор, играющий роль регулируемого сопротивления. Один из входов множительного устройства 4 (вход операционного усилителя) -соединен с делителем напряжения и источником 5 опорного напряжения. Источник опорного напряжения предназначен для задания пацаметров режима множительного устройства.

Второй вход множительного устройства 4 (затвор полевого транзистора) соединен с выходом источника б корректирующего сигнала.

Выход множительного устройства 4 соединен с входом усилителя 7, к выходу которого подключен измерительный прибор 8.

Устройство работает следующим образом.

Изменение электропроводности жидкости, в которую погружен первичный преобразователь 1, вызывает изменение его сопротивления, а следовательно, изменение тока в первичной обмотке трансформатора 2 тока. В результате изменяется напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2, которое в свою очередь вызывает пропорциональное ему изменение падения напряжения на резисторе Й2. Это напряжение пропорционально удельной

987495.

Формула изобретения

"оп

Овых "c Uê

30

ВНИИПИ Заказ 10285/31 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4 электропроводности контролируемой среды.

Напряжение 0 подается на первый вход множительного устройства 4.

Это напряжение суммируется с постоянным опорным напряжением от источ5 ника 5. Опорное напряжение должно быть хорошо стабилизировано, например, с помощью термокомпенсированных стабилитронов. На второй вход множительного устройства 4 подается сигнал коррекции от источника корректирующего сигнала 6, включенного, последовательно с источником переменного напряжения 3. Сигнал коррекции U пропорционален напряжению на электродах первичного преобразователя.

Для множительного устройства справедливо сооношенйе

Выходное напряжение множительного устройства зависит только от измеряемого параметра -и не зависит от колебаний напряжения в сети. Напряжение Нв„« усиливается, выпрямляется, сравнивается с компенсационным в усилителе 7 и подается на измерительный прибор 8.

В настоящее время контроль содержания щелочи в растворах и пульпах глиноземного производства осуществляется методами химического анализа или 35 с,помощью кондуктометрического концентратомера типа ИЩП.

Использование предлагаемого устройства повысит точность измерения электропроводности жидкой фазы, а значит, позволит более эффективно управлять технологическими процессами глиноземного производства.

Устройство для измерения электропроводности жидких сред, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого соединена с первичным преобразователем и источником переменного напряжения, а вторичная обмотка соединена с делителем напряжения, шунтированным терморезистором, который соединен с источником опорного напряжения, и усилитель, о тл и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство снабжено источником корректирующего сигнала и множительным устройством, причем первый вход множительного устройства соединен с выходом делителя напряжения, второй вход - с выходом источника корректирующего сигнала, а выход — с входом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерение в громышленности.

Справочник под ред. П. Профоса, М., "Металлургия", 1980, с. 544.

2. Авторское свидетельство СССР

М 576826,.кл. G 01 N 27/02, 1978 (прототий).