Способ измерения удельной и относительной электрической проводимости электролитов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 09) (11) 17/ САНИЕ И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Морской гидрофизический инстут АН УССР(54) СПОСОБ. ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОСИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПТИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ские измеин. М,65.СССР1983.СССР1956.НОЙ И ОТРОВОД 4 МОС(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для метрологической аттестации кондуктометров, а также в. океанографии, где требуются высокоточные измерения относительной электрической проводимости стандартного образца морской воды, именуемого нормальной водой. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения удельной и относительной электрической проводимости растворов электролитов - достигается эа счет исключения реактивных . составляющих из результата измерения. Для этого уравновешивание трансформаторного моста производят на несколь-, р ких частотах и после каждого уравно13 вешивания определяют суммарное сопротивление компенсирующего проводника и регулируемого резистора на постоянном токе. Удельную и относительную электрическую проводимость опреределяют по формуле, приведенной в формуле изобретения. Устройство, реализующее способ, содержит следую 20763щие основные элементы: генератор 1переменного тока, преобразователь 2 с тороидальным трансформатором 3 и обмотками 4, 5, тороидальный трансформатор 6 с обмотками 7 и компенсационным проводом 8, источник 22 тока, компаратор 23, спаренный переключатель 26. 2 ил, 1. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для метрологической аттестации кондуктометров, а также в океанографии, где требуются 5 высокоточные измерения относительной электрической проводимости стандартного образца морской воды, именуемого нормальной водой,Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения удельной и относительной электрической проводимости растворов электролитов за счет исключения реактивных составляющих из результата измерения.На фиг. 1 изображена структурно- электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - график зависимости суммарного сопротивления регулируемого резистора и компенсирующего проводника от частоты.Устройство содержит перестраиваемый по частоте генератор 1 перемен ного тока (например, ГЗ), трансформаторный первичный измерительный преобразователь 2 с тороидальным трансформатором 3 напряжения, обмоткой 4 возбуждения с числом витков 30 М ,замкнутой электролитической ячейкой (например, из кварца) 5, заполненной электролитом с проводимостью С , тороидальным трансформатором 6 тока с измерительной катуОкой 7 с 35 числом витков У, компенсационным проводом 8 с активным сопротивлением г с числом витков И, на сердечнике нртрансформатора 3 напряжения и с числом витков И, намотанных так на сер О дечник трансформатора 6 тока, чтобы намагничивающие силы токов 1 и 1 в сердечнике трансформатора 6 тока 2были направлены встречно, измерительный прибор 9 (например, селективный вольтметр типа У 2-8), регулируемый резистор 10 - К (например, магазин сопротивления типа Р 4830/1), переключатель 11 на два положения (например, типа П в 3) с контактами 12 и 13, причем контакт 12 соединен с регулируемым резистором 10 и с проводниками 14 и 15, а контакт 13 соединен с проводиками 16 и 17, образцовый резистор 18 с проводниками 19-21, источник 22 постоянного тока, компаратор 23 напряжений (например, типа РЗООЗ) с подсоединительными концами 24 и 25 и сдвоенным переключателем 26 (например, типа П) на два положения 1 и 11. В положении 1 сдвоенный переключатель 26 подсоединяет к компаратору регулируемый резистор 10 с компенсационным проводом 8, в положении 11 - с образцовым резистором 18.Устройство работает следующим образом.Первоначально с помощью генератора 1 на катушку возбуждения подается напряжение с максимальной частотой К например., равной 10 кГц. Переключатель 11 устанавливается в сторонуконтакта .12. Изменяя сопротивления резистора 10, добиваются такого положения, чтобы напряжение на измерительной катушке 7 было равно нулю, Затем переключатель 11 переводят в сторону контакта 13, включают источник 22 тока, устанавливают сдвоенный переключатель 26 в положение 11 и измеряют с помощью компаратора 23 напряжения на образцовом резистореоба3 13207 где 1, - ток источника 22 постоянноготока.После этого сдвоенный переключатель 26 устанавливают в положение 1 и измеряют суммарное напряжение на регулируемом резисторе 10 и компенсационном проводе 8Затем находят значение сопротивления постоянному току (К + г ) по фор- Ю муле(ю,)ор 1 Переключатель 11 вновь переводят в псложение контакта 12, устанавливают частоту генератора 1 переменного тока, равной Г = 0,8 Г и повторяют все операции предыдущего шага, находя значение (Р + г ) по формулей)201)обр 2 Аналогично повторяют все операции для частот генератора Г 3 = 0,6 Г 1, г 50,4 Г, и находят соответствующие значения ЩП(йк оо)(6) решности, связанные с индуктивностями жидкостного витка, компенсационного провода, реактивностями регулируемого резистора. Тогда проводимость электролита может быть вычислена по формуле50(9)к лр а удельная электрическая проводимость - по формуле Затем по цанным сопротивлений, вычисленных по формулам (3) - (6), на ходят уравнение регрессии(К + гр) = а, + ЬГ + сг 2 (7) в которома, = (К + ,)(" (8) является сопротивлением регулируемого резистора и компенсационного провода при частоте генератора, равной нулю, т.е. в этом значении исключены пог 63 где к - геометрическая постояннаяэлектролитической ячейки.Для измерения относительной электрической проводимости необходимо электролитическую ячейку заполнить образцовым раствором (например, нормальной водой с практической соленостью 35 / О ) и поместить ячейку в термостат. Поддерживая температуру равной г(например, +15 С), необходимо произвести четыре последовательных уравновешивания моста и измерения (К+ г ) Б так же, как описано при измерении электрической проводимости исследуемого раствора, затем после нахождения значения (Кк +1:о+ г) вычислить электрическуюр ОБрпроводимость образцового раствора по следующей формуле: а относительную электрическую проводимость исследуемого раствора поформуле И:с)(СоБр) о Значение (К+ гр )Г= можно получить графическим способом. На фиг. 2 показан. результат построения. Участок кривой от частотыдо г = 0 получен путем экстраполяции графика, построенного по значениям И,) (Б.) При этом возможны две крайних кривых, показанных на фиг. 2, определяемых характером реактивной составляющей регулируемого резистора. Верхняя кривая соответствует индуктивному, а нижняя - емкостному характеру реактивности магазина.Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить в 10-15 раз При таком способе измерения отйосительная погрешность измерений удель. ной электрической проводимости Х.или относительной электрической проводимости г определяется только погрешностями компаратора напряжений при измерении П Б и П(ри сос(Гтавляет не более (1 - 2)10 при использовании компаратора типа Р 3003, 13207погрешности измерения с помощью трансформаторного измерительного преобразователя с замкнутой электролитической ячейкой удельной или относительной электрической проводимости, вызванной реактивностями жидкостного витка, компенсационного проводника и регулируемого резистора, и доведения ее до ),1-2) 10при испопьзовании компаратора РЗООЗ для измерения 10 суммарного сопротивления компенсационного провода и регулируемого резистора на постоянном токе.Формула изобретения 15Способ измерения удельной и относительной электрической проводимости электролитов, заключающийся в том, что изменяя величину регулируемого 20 резистора компенсирующего проводника трансформаторного первичного измерительного преобразователя, представляющего собой трансформаторный мост, уравновешивают трансформаторный мост, 25 расчетным путем определяют удельную и относительную электрическую прово; димость) отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, уравновешивание 30 трансформаторного моста производят поочередно на нескольких частотах, и после каждого уравновешивания измеряют суммарное сопротивление (К + + г )Ю компенсирующего проводникапри регулируемого резистора на постоянном токе, затем по полученным данным определяют суммарное сопротивление компенсирующего проводника и регулируемого,резистора, соответствующее63 6 заданной, частоте, после чего удельную и относительную электрическую проводимость определяют по формулам соответственно 1Я + )(с((о(х Жк+ гпр к Г 11 Р геометрическая постояннаяэлектролитической ячейки; - число витков компенсационного проводника на сердечнике трансформатора напряжения;- число витков компенсационного пРоводника на сердечникетрансформатора тока; гпр )к - суммарное сопротивление регулируемого резистора 1).к и компенсационногопроводника гр исследуемогоэлектролита на постоянномтоке, соответствующее нулевой частоте;)опр оБР Фп - сУммаРное сопротивление регулируемого резистора Й и компенсационногопроводника гр образцовогораствора на постоянном токе)соответствующее нулевой частоте,где х- удельная электрическая проводимость исследуемогоэлектролита;г - относительная электрическаяпроводимость исследуемогоэлектролита;