Устройство для измерения электро-проводности

Союз СоветскикСоцивпистическикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 832435(23) Приоритет ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИИзобретение относится к измерению электрофизических параметров жидкостей и может быть использовано в морской кондукто:етрии, экспериментальной гидродинамике, а также в тех отраслях промьпдзтенности, где требуется вести контроль параметров электропроводящих сред.Известны устройства для электри - ческой проводимости жидкости, истО пользующие метод непосредственного преобразования проводимости в электрический сигнал, которые содержат источник переменного напряжения, питающий и измерительный трансформа 5 торы и вторичный измерительный прибор, например, вольтметр переменного тока, подключенный к измерительному трансформатору через цепи усиления и преобразования сигнала 1 1.Наиболее близким к изобретении по технической сущности является устройство для измерения электрической проводимости жидкости, содержа 2щее питающий трансформатор с входной обмоткой, подключенной к источнику переменного напряжения, и измерительный трансформатор с выходной обмот-. кой, которая соединена с детектором, в обмотки трансформаторов введена петля из токопроводящего материала 21.Не)остатком известного устройства является низкая точность измерения, которая обусловлена нестабильностью коэффициента преобразования электрической проводимости в выходное напряжение из-за нестабильности параметров сердечника, источника переменного напряжения и т.п.Цель изобретения - повьппение точности измерения.Эта цель достигается тем, что устройство для измерения электрической проводимости, содержащее питающий н измерительный трансформаторы с обмотками, подключенными соответственно к источнику переменного напряжения и детектору, в обмотки трансфор32435 50 щей, чем верхняя граничная частота в50 55 3 8 маторов введена петля из токопроводящего материала, в которую включен эталонный резистор, дополнительно содержит ключ, импульсный генератор, последовательно соединенные фильтр верхних частот, второй детектор, схему сравнения и интегратор, причем концы петли соединены с ключом, управляющий вход которого соединен с импульсным генератором, вход фильтра верхних частот соединен с выходом первого детектора, ко второму входу схемы сравнения подключен введенный источник опорного напряжения, выход интегратора соединен с управляющим входом источника переменного напряжения, а управляющий вход второго детектора соединен с импульсным генератором. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит питающий и измерительный трансформаторы 1 и 2, снабженные, соответственно, входной обмоткой 3, расположенной на ферромагнитном тороидальном сердечнике 4, и выходной обмоткой 5, расположенной на другом ферромагнитном сердечнике 6. Обмотка 3 подключена к источнику 7 переменного напряжения, например, синусоидальной формы, а обмотка 5 - ко входу детектора 8. Питающий и измерительный трансформаторы 1 и 2 связаны между собой жидкостным витком 9, охватывающим тороидальные сердечники 4 и 6. Жидкостной виток 9 образуется замкнутым пространственным контуром, заполненным исследуемой жидкостью. Жидкостный виток 9 на чертеже показан условно ограниченным, но в общем случае, например при измерениях в океане, границы его неопределенны и в образовании его участвует весь объем жидкости, окружающей сердечники 4 и 6. В обмотки 3 и 5 трансформаторов 1 и 2 введена петля 10 иэ токопроводящего материала, в коТорую включен эталонный резистор 11. Петля 10 охватывает оба тороидальных сердечника 4 и 6. Концы петли соединены с ключом 12, управляющий вход которого соединен с импульсным генератором 13. Выход детектора 8, являющийся выходом устройства, соединен через Фильтр 14 верхних частот со входом детектора 15, в част ности синхронного. Управляющий вход 15 20 25 30 35 40 45 детектора 15 соединен с импульснымгенератором 13. Устройство содержиттакже схему 16 сравнения и источник17 опорного напряжения, выполненный,например, в виде параметрическогостабилизатора на прецизионном стабйлитроне. Первый и второй входы схемы16 соединены соответственно с выходомдетектора 15 и источником 17, а выход - со входом интегратора 18. Выход интегратора 18 подключен к управляющему входу источника 7 переменного напряжения. Устройство работает следующим образом.Трансформаторы 1 и 2 погружают в жидкость, электрическую проводимость которой необходимо измерить. Источфник 7 вырабатывает переменное напряжение амплитуда которого зависит от сигнала на его управляющем входе. Под действием этого напряжения в жидкостном витке 9 возбуждается переменный ток, величина которого пропорциональна мгновенному значению электрической проводимости исследуемой жидкости, осредненному по объему измерения. При этом в обмотке 5 трансформатора 2 возникает сигнал, который после выпрямления детектором 8 поступает на выход устройства, Выходной сигнал детектора 8 регистрируется вторичными приборами, например вольтметром постоянного тока для измерения средних значений проводимости, вольтметром переменного тока, анализатором спектра частот и т.п. - для измерения пульсационных значений исследуемого параметра. Аналогичным образом под действием напряжения, приложенного к обмотке 3, в петле 1 О протекает пульсирующий ток, Частота следования и скважность импульсов переменного тока определяется импульсным генератором 3, управляющим работой ключа 12. Частота управляющих импульсов генератора 13 выбирается преимущественно больспектре исследуемого сигнала , аскважность, преимущественно, равна 2. Амплитуда тока в витке О при неизменном напряжении источника 7 определяется сопротивлением эталонногорезистора 11. В обмотке 5 измерительного трансформатора 2 сигнал, пропорциональный току в витке 1 О, сумируется с сигналом, вызванным током в832435 Формула изобретения 5жидкостном витке 9, и после выпрямления поступает на выход устройства и вход фильтра 14, который задерживает постоянную составляющую и низкочастотные пульсации выходного напряжения, вызванные измеряемой проводимостью, поэтому сигнал на входе детектора 15 практически содержит только переменную составляющую, зависящую от сопротивления эталонного резистора 11. Выпрямленный детектором 15 сигнал сравнивается с высоко- стабильным напряжением источника 17. Если коэффициент преобразования устройства равен заданному значению, то сигнал на выходе схемы 16 сравнения не появляется, напряжение на выходе интегратора 18 и переменное напряжение на выходе источника 7 остаются неизменными, В случае изме-. нения коэффициента преобразования, например, в результате влияния окружающей температуры, происходит соответствующее изменение сигналов на выходе фильтра 14 и детектора 15, что приводит к появлению сигнала рассогласования на выходе схемы 16, изменению управляющего напряжения на выходе интегратора 18 и напряжения, подводимого к обмотке 3 питающего трансформатора 1, Причем, при увеличении коэффициента преобразования напряжения на выходе источника 7 уменьшается, а при уменьшении - возрастает. Изменение этого напряжения происходит до тех пор, пока коэффициент передачи устройства не станет равным заданному .значению. При этом напряжение на выходе схемы 16 равно нулю.Таким образом, положительный эффект устройства заключается в повьпцении точности измерения путем автоматического поддержания постоян.ства коэффициента преобразования попульсирующему сигналу, формируемомус помощью эталонного резистора. Устройство для измерения электро 10 проводности, содержащее питающий иизмерительный трансформаторы с обмотками, подключенными соответственнок источнику переменного напряженияи детектору, в обмотки трансформа 1% торов введена петля из токопроводящего материала в которую включенэталонный резистор, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство2 ф дополнительно содержит ключ, импульсный генератор, последовательно соединенные фильтр верхних частот, второй детектор, схему сравнения и интегратор, причем концы петли соединены с ключом, управляющий входкоторого соединен с импульсным генератором, вход фильтра верхних частотсоединен с выходом первого детектора,ко второму входу схемы сравненияЗ подключен введенный источник опорного напряжения, выход интеграторасоединен с управляющим входом источника переменного напряжения, а управляющий вход второго детектора соединен с импульсным генератором,ЗЗ Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРУ 595668, кл, 0 01 й 27/02, 1978,402. Авторское свидетельство СССРВ 515059, кл, 6 .01 М 27/02, 1969832435 орректор О.Билак Заказ 1 37 Тираж 907 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений ,13035 Москва, Л, Р одписн митет откр ская иб., д. 4/5 патент", г, Ужгород, ул, Проектная,Филиал Составитель М.Криве едактор О.Черниченко Техред Е.Гаврилешко