Кондуктометр

Совэ СоветскикСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЪСТВУ(22) Заявлено 150878 (21) 2653394/18-25 С 01 М 27/02 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытийОпубликовано 071181. Бюллетень Йо 41 Дата опубликования описания 071181(72) Авторы изобретения В.И.Сутормин, В.И.Сычев и В.А.Суворов Волгоградское специальное конструкторское бюро НПО "Нефтехимавтоматика"(54) КОНДУКТОМВтр Изобретение относится к приборам цля измерения концентрации электропроводных растворов и газов, а также электропроводности жидкостей и газов.Кондуктометр может быть применен в нефтеперерабатывающей, нефтехими ческой, 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 30 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 кон- центраций 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, градуи" ровка шкалы прибора будет также нелинейной, что вызывает дополнительную погрешность показаний измеряемой величины.Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых концентраций жид 879429костей, упрощение конструкции, повышение точности и линейной шкалы прибора,Укаэанная цель достигается тем,что в колебательный контур введенаположительная обратная связь с питающего генератора, последовательнос колебательным контуром включенопостоянное сопротивление, а входусилителя подключен параллельно указанному сопротивлению. Колебательный контур и сопротивление образуютделитель с переменным коэффициентомделения, который определяется проводимостью исследуемой жидкости в кювете, а выходное напряжение пропорционально величине падения напряжения на сопротивлении.На фиг.1 изображена принципиальная схема предложенного устройства,на фиг.2 - его эквивалентная схема.Кондуктометр имеет кювету 1, содержащую раствор, параллельный колебательный контур 2, индуктивно связанный с кюветой питающий генератор3, обмотку положительной обратнойсвязи 4, соединенную с генератороми индуктивно связанную с колебательным контуром, постоянное сопротивление 5, включенное последовательно сколебательньм 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 усилителяб и с выхода усилителя на индикаторный прибор 7, шкала которого проградуирована 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 обратнойсвязи в обмотке 4, тем больше резонансное сопротивление контура.Величину напряжения положительнойобратной 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 равнонулю. Если теперь стабилизировать выходное напряжение и частоту генератора 3, то в отсутствии исследуемой жидкости в кювете 1 резонансное Щсопротивление 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 эквивалент-. ного 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 сопротивлению 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 сопротивление 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 записатьо = оКЩ(у ГВ Фй(1) где н - напряжение генератора наИВсопротивлении 5,О-. напряжение генератора",В - величина сопротивления 5;Вр- эквивалентное резонансноесопротивление контура.Эквивалентное сопротивление контура определяется по формуле1 2.ьп Вч,(2)Чгде Р - резонансное сопротивлениео 5контура,Р - сопротивление жидкости вЧкювете 1;и - число витков катушки индуктивности контура 2.Из формул 1 и 2 видно, что с увеличением сопротивления исследуемойжидкости Рч в кювете 1 будет увеличиваться величина эквивалентного сопротивления контура Р что приведетк уменьшению напряжения Овна сопротивлении 5, и индикаторный прибор 7покажет уменьшение концентрации и,наоборот, при уменьшении сопротивления исследуемой жидкости Рч уменьшится Рр,что приведет к увеличению 20О ,а индикаторный прибор 7 покажетувеличение концентрации жидкости вкювете 1.Для получения линейной зависимости изменения величины падения напряжения на сопртивлении 5 от величинысопротивления исследуемой жидкостив 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 1исследуемой жидкостью величина эквивалентного сопротивления контура РРопределится из выражения (2). Приусловии, что Ро-со, перейдя к пределу, напряженйе на сопротивлении 5 40определится из формулы (1)РО = ОВЫХ Г пР +РВеличину сопротивления Р всегдаможно выбрать таким образом, чтобы 45имело место неравенствоР )1 РТак как проводимость исследуемойжидкости прямо пропорциональна ееконцентрации, то обозначив 11 КЧ=6, бум иметьдеРО = ОГЧГ пгде б - концентрация исследуемойЧжидкости в кювете 1. Следовательно, имеет место линей" ная зависимость изменения выходного напряжения от концентраций исследуемой жидкости в кювете 1:ВХ ЧРГде А=О -- постоянная величина,Г п- определяемая напряжением генератора и параметрами датчика.В кондуктометре расширен диапазОн измеряемых концентраций жидкостей в сторону малых концентраций 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 изобретенияКондуктометр, состоящий из кюветы с исследуемой жидкостью и измерительнОй схемы, содержащей питающий генератор, колебательный контур, индуктивно связанный с кюветой, и усилитель с индикаторным прибором, о т л и ч а ю щ и й с я 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 экспертизе1. Лопаткин Б.А. Кондуктометрия,Новосибирск, Сибирское отделениеАН СССР 1964, с, 254,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2419882/18-25,кл, С 01 й 27/02, 1977.е филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Заказ 9708/12 Тираж 910 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва, ЖРаушская