УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ЖИДКОСТИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в океанологических исследованиях, для определения содержания растворенных в воде солей и примесей в системах тепловодоснабжения, контроля сточных вод.
Известны устройства 11 для измерения электрической проводимости жидкостей, состоящие из двух катушек индуктивности, взаимосвязь между которыми осуществляется через виток, образованный жидкостью. К одной из катушек индуктивности прикладывают стабильный по значению электрический сигнал, а с другой катушки снимают сигнал, значение которого определяется сопротивлением витка из жидкости, связывающего эти две катушки. В таких устройствах имеет место температурная погрешность из-за температурной нестабильности активного сопротивления обмоток.
Погрешность может быть уменьшена путем увеличения числа витков обмоток за счет уменьшения отношения активной
составляющей полного сопротивления обмоток к индуктивной
с соствляющей. Однако, при этом уменьшается коэффициент
преобразования.
Наиболее близким к полезной модели по технической супщости является устройство 21, содержащее датчик электрической проводимости, состоящий из двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводов, на одном из которых
ЖИДКОСТЕЙ
.намотаны две идентичные обмотки: возбуждения и дополнительная, на другом - обмотка измерительная, генератор синусоидального напряжения, усилитель с едшшчным коэффициентом усиления, милливольтметр. Основная и дополнительная обмотки включены встречно и их общий вьюод соединен с выходом усилителя, свободный вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора и с инвертирующим входом усилителя, свободный вывод дополнительной -обмотки соединен с неинвертирующим входом усилителя, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, другой - заземлен. Введение дополнительной обмотки и усилителя позволяет уменьшить влияние на результаты измерения активного сопротивления обмотки возбуждения и тем самым снизить температурную погрешность. Недостаток устройства заключается в том, что усилитель в данном устройстве из-за неидеальности (наличие и нестабильность выходного сопротивления) сам является источником погрещности и в ряде случаев, например при стабильной температуре, погрешность, вносимая усилителем, может превышать температурную погрешность.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности путем уменьшения влияния нестабильности активного сопротивления обмотки возбуждения.
Задача решается за счет того, что в известное устройство, содержащее датчик электрической проводимости, состоящий из двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводов, на одном из которых намотаны идентичные обмотки
возбуждения и дополнительная, на другом намотана обмотка измерительная, генератор синусоидального напряжения, усилитель с единичным коэффициентом усиления, милливольтметр, причем к выходу генератора синусоидального напряжения подключен первый вывод обмотки возбуждения и инвертируюощй вход усилителя с единичным коэф циентом усиления, второй вывод дополнительной обмотки соединен с неинвертирущим входом усилителя с единичным коэффициентом усиления, первый вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, второй вывод измерительной обмотки заземлен, дополнительно введены два управляемых переключателя, компаратор и блок уставок, причем второй вывод обмотки возбуждения подключен к нормально разомкнутому контакту первого управляемого переключателя, и к центральному контакту второго управляемого переключателя, первый вывод дополнительной обмотки подключен к центральному контакту первого управляемого переключателя, второй вывод дополнительной обмотки подключен к нормально замкнутому контакту второго управляемого переключателя, выход усилителя с единичным коэффициентом усиления подключен к нормально разомкнутому контакту второго управляемого переключателя, нормально замкнутый контакт первого управляемого переключателя заземлен, первый вывод измерительной обмотки соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединен с выходом блока уставок, выход компаратора подключен к дополнительному входу милливольтметра и к управлякшщм входам обоих управляемых переключателей. На фиг.I приведена схема устройства.
Устройство состоит из датчика, включащего в себя два тороидальных ферромагнитных магнитопровода I и 2, на одном из которых I намотаны идентичные обмотки возбуадения 3 и дополнительная 4, на .другом 2 - обмотка измерительная 5, генератора синусоидального напряжения 6, усилителя с единичным коэффициентом усиления 7, двух управляемых переключателей 8 и 9, блока уставок 10, компаратора II, милливольтметра 12, причем к выходу генератора синусоидального напряжения 6 подключен первый вывод обмотки возбуадения 3 и инвертируюощй вход усилителя с единичным коэффициентом усиления 7, второй вывод обмотки возбуждения 3 подключен к нормально разомкнутому контакту управляемого переключателя, 8 и к центральному контакту управляемого переключателя 9, первый вывод дополнительной обмотки 4 подключен к центральному контакту управляемого переключателя 8, второй вывод дополнительной обмотки 4 подключен к неинвертирующему входу усилителя с единичным коэффициентом усиления 7 и к нормально замкнутому контакту управляемого переключателя 9, выход усилителя с единичным коэффициентом усиления 7 подключен к нормально разомкнутому контакту управляемого переключателя 9, нормально замкнутый контакт управляемого переключателя 8 заземлен, первый вывод измерительной обмотки 5 соединен с входом милливольтметра 12 и с первым входом компаратора II, второй вывод измерительной обмотки 5 заземлен, второй вход компаратора II соединен с выходом блока уставок 10, выход компаратора II подключен к дополнительному входу милливольтметра 12 и к управлякщим входам управляемых переключателей 8 и 9.
Устройство работает следукшдам образом. С генератора синусоидального напряжения 6 напряжение подается на обмотку возбуждения 3 и дополнительную 4, соединенные последовательно через управляемый переключатель 9 и образующие результирующую обмотку возбуждения. При этом в измерительной обмотке 5 наводится ЭДС, пропорциональная электрической проводимости жидкости. Напряжение с измерительной обмотки прикладывается ко входу вольтметра и к первому входу компаратора II.
Последовательное включение обмоток возбуждения 3 и дополнительной 4 позволяет за счет увеличения числа витков уменьшить отношение активной составляющей полного сопротивления результирующей обмотки к индуктивной составляющей и, следовательно, уменьшить влияние активного сопротивления обмотки на результат измерения.
В компараторе II п роисходит сравнение напряжения измерительной обмотки 5 с напряжением с блока уставок 10 и если напряжение измерительной обмотки меньше напряжения блока уставок, компаратор формирует сигнал, который подается на управляющие входы управляемых переключателей 8 и 9 и на дополнительный вход милливольтметра. Состояние переключателей изменяется и с генератора синусоидального напряжения 6 напряжение подается только на обмотку возбуждения 3 и на инвертирующий вход усилителя с единичным коэффициентом усиления 7. При этом в дополнительной обмотке 4 наводится ЭДС, равная падению напряжения на индуктивной составляющей полного сопротивления обмотки возбуждения 3. Напряжение с обмотки дополнительной 4 подается на
неинвертирующий вход усилителя с единичным коэффициентом усиления 7, на выходе которого появляется напряжение, равное падению напряжения на активном сопротивлении обмотки возбуждения 3. Это напряжение через управляемые переключатели 9 и 8 прикладывается ко второму выводу обмотки возбувдения 3 и к первому выводу обмотки дополнительной 4, компенсируя влияние активного сопротивления обмотки возбуждения 3. При этом увеличивается в 2 раза коэффициент преобразования, т.к. за счет уменьшения числа витков обмотки возбуждения наводимая в жидкостном витке и следовательно, в измерительной обмотке 5 ЭДС увеличивается в два раза. Сигнал, поданный с выхода компаратора II на дополнительный вход милливольтметра 12, корректирует показания милливольтметра с учетом изменения коэффициента преобразования устройства. Напряжение на выводах измерительной обмотки 5 не зависит от активного сопротивления обмотки возбуждения 3.
Таким образом, при высокой электрической проводимости исследуемой жидкости уменьшение влияния активного сопротивления обмотки возбуждения осуществляется путем увеличения числа ее витков. При этом исключается влияние на результат измерения параметров усилителя с едшшчным коэффициентом усиления. При малой электрической проводимости жидкости (когда необходимо увеличить коэффициент преобразования) уменьшение влияния активного сопротивления обмотки возбуждения осуществляется электронным способом путем включения усилителя с единичным коэффициентом усиления и увеличивается коэффициент преобразования за счет
уменьшения числа витков обмотки возбуждения.
ИСТОЧНЖИ ШФОРМАЦШ
1.В.Т.Иванов и др. Оптимизация электричесжих полей,контроль и автоматизация гвльванообработки. -М.: Машиностроение, 1986, стр. 145-149.
2.А.с. СССР  1138762. ЖИ G 01 R 27/02. Устройство для измерения электрической проводимости. БМ Jfe 5 - 1985г. (прототип)
Прорекв(
/X    научн |)
и V л
, Л.  - f
В.С.Жернаков