Устройство для измерения электрической проводимости

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ по авт. св. №1138762, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены вторая дополнительная обмотка, которая нёмотана на том же магнитопроводе, что и измерительная обмотка, и полностью идентичная ей, включенная согласно с измерительной обмоткой, инвертирующий усилитель переменного напряжения , второй усилитель с единичным коэффициентом усиления, причем общий вывод обмоток измерительной и второй дополнительной соединен с входом инвертирующего усилителя переменного напряжения, вьшод второй дополнительной обмотки соединен с . инвертирующим входом усилителя с единичным коэффициентом усиления, другой вывод измерительной обмотки соединен с неинвертирующим входом и выходом усилителя с единичным коэфЬициi ентом усиления, выход инвертирующего усилителя переменного напряжения соединен с входом через сопротивление обратной срязи, выход инвертирующего усилителя переменного напряжения подключен к входу милливольтметра переменного тока.

СО)ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (I)) А

)5))4 G 1)1 R 27/22

) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 \

° °

° °

МФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1)38762 (21) 3426547/24-21 (22) )6.04.82 (46) 07.11.85. Бюл. В 4) (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Г.Гусев, Е.Л.Леонидов, M.Ï.ÈsàHos и А.М.Зубаиров (53) 621.317.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф l)38762, кл. 0 01 В 27/22, 1984. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ по авт. св. )) 1)38762, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности измерения, в него введены вторая дополнительная обмотка, которая намотана на том же магнитопроводе, что и измерительная обмотка, и полностью идентичная ей, включенная согласно с измерительной обмоткой, инвертирующий усилитель переменного напряжения, второй усилитель с едини-.— ным коэффициентом усиления, причем общий вывод обмоток измерительной и второй дополнительной соединен с входом инвертирующего усилителя переменного напряжения, вывод второй дополнительной обмотки соединен с . инвертирующим входом усилителя с единичным коэффициентом усиления, другой вывод измерительной обмотки соединен с неинвертирующим входом и выходом усилителя с единичным коэффициентом усиления, выход инвертирующего усилителя переменного напряжения соединен с входом через сопротивление обратной сгязи, выход инвертирующего усилителя переменного напряжения подключен к входу милливольтметра переменного тока.

1190303

15 P

6,—

25

30 (2) (3) (4) "ца ь1 ax (1вх 111з+ E4 ."вл " р

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения электрической проводимости электролитов и является усовершенствованием устройства пб авт.св. У 1138762.

Цель изобретения — повьппение точности измерения за счет устранения влияния параметров магнитопровода на результат измерений.

FIa чертеже приведена блок-схема устройства для измерения электрической проводимости.

Устройство состоит из датчика электрической проводимости, содержащего два тороидальных магнитопровода 1 и 2, расположенных соосно, на одном из которых намотаны две идентичные обмотки: обмотка 3 возбуждения и обмотка 4 дополнительная, на другом магнитопроводе

2 находятся две идентичные обмотки: обмотка 5 измерительная и вторая дополнительная обмотка 6, генератора 7 синусоидального напряжения, первого усилителя 8 с единичным коэффициентом усиления и инвертирующего усилителя 9 переменного напряжения, второго усилителя 1О с единичным коэффициентом усиления и милливольтметра 11 переменного тока.

При этом обмотка 3 возбуждения и дополнительная обмотка 4 включе- З5 ны встречно и их общий вывод соединен с выходом усилителя 8, вьвод обмотки 3 возбуждения соединен с выходом генератора 7 и с инвертирующим входом усилителя 8, вывод до- 4О полнительной обмотки 4 соединен с неинвертирующим входом усилителя

8, обмотка измерительная 5 и дополнительная 6 соединены встречно и их общий вывод соединен с входом инвертирующего усилителя 9, вывод измерительной обмотки 5 соединен с выходом и с неинвертирующим входом усилителя 10, вьвод дополнительной обмотки 6 соединен с инвертирующим входом усилителя- 10, между входом и выходом инвертирующего усилителя переменного напряжения включено сопротивление, выход инвертирующего усилителя 9 соединен с входом милливольтметра 11.

Устройство работает следующим образом.

С генератора 7 синусоидальное напряжение U< поступает на обмотку

3 возбуждения, по которой начинает течь ток 3 . При этом в электролите также будет протекать ток 3з, вызванный ЭДС в витке. В дополнительной обмотке 4 будет наводиться ЭДС, равная магнитная проницаемость магнитопровода 1; площадь поперечного сечения магнитопровода 1; средняя длина магнитных линий в магнитопроводе 1, число витков дополнительной обмотки 4, число витков обмотки 3 возбуждения, I виток электролита; ток, протекающий по дополнительной обмотке 4;

ЭДС, наводимая в дополнительной обмотке 4, частота сигнала.

Так как входное сопротивление усилителя с единичным коэффициентом усиления велико, ток, протекающий через дополнительную обмотку 4, очень мал 34 — >О, поэтому третьим членом в выражении (1) можно пренебречь.

ЭДС Е4, наводимая в дополнительной обмотке 4, ° приложена к неинвертирующему входу усилителя 8 с единичным коэффициентом усиления, а на инвертирующий вход подается напряжение 0 с генератора 7 синусоидального напряжения.

При этом на входе усилителя с единичным коэффициентом усипения

8 появляется разность этих напряжений Ц, компенсирующая падение напряжения на активном сопротивлении обмотки 3 возбуждения где 11„ — напряжение на выходе уси Э лителя с единичным коэфз фициентом усиления 8, 1ц„ — напряжение на неинвертиру1 щем входе усилителя с единичным коэффициентом усиления 8, — напряжение на инвертирую2 щем входе усилителя 8.

Для напряжения, подаваемого с генератора 7, справедливо следующее выражение:

2 . ЯР,5 аь г ) р 3

1, P,g„vl,W,y

) 11 Ц (5) (Чв .э где 11 — активное сопротивление об3 мотки 3 возбуждения.

Нетрудно показать, что магнитный поток, задаваемый в магнитопроводе 1, определяется напряжением, подаваемым с генератора 7 и не зависит от активного сопротивления обмотки 3 возбуждения, параметров магнитопровода 1 и тока, протекающего в электролите, а падение напряжения на выходе усилителя 8 равно падению напряжения на активном сопротивлении обмотки 3 и компенсирует его.

Ток, наведенный в электролите, охватывает оба,магнитопровода 1 и

2 и наводит магнитный поток в магнитопроводе 2, который компенсируется потоком, создаваемым измерительной обмоткой 5. Падение напряжения на активном сопротивлении измерительной обмотки 5 компенсируется напряжением на выходе усилителя

9.. Для тока, протекающего в электролите, можно записать

1190303 4 где э — сопротивление витка электролита

Pl — магнитная проницаемость маг нитопровода 2

5 — площадь поперечного сечения магнитопровода 2, 2 — средняя длина магнитных линий в магнитопроводе 2

3„ — ToK протекающий по измери

10 тельной обмотке 5;

W — число витков измерительной обмотки 5; ток протекающий В допол» нительной обмотке 6;

15 Э6- число витков дополнительной обмотки 6, Ввиду того,что входное сопротивление усилителя 10 достаточно велико, ток через дополнительную обмотку б мал, т е 36 > О.

Обмотки дополнительная и измери- тельная абсолютно идентичны и число витков в них равны% =W6.

Напряжение на входе инвертируюд щего усилителя 9 будет равно. Р . uw1, p s zw

40

U . 111 < РФ ь1) р (g)

p 1 Р ь

I p,6:и0„й,к

Vl> р,э,aKW

ВНИИПИ Заказ 6975/4б Тираж 747 Подписное

Филиал ППН "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Если считать, что коэффициент усиления усилителя 9 достаточно ве.лик, то выражение (9) примет вид 1 "о 1 11г11о 113 W

Ток, протекающий по измерительной обмотке 5, определяется выражением

Ue (L.<1 "иъм(ic) 6 д р ) (8) где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 9; о „ = „ - выходное напряжение усили,„,к=0„— теля 9, измеряемое милливольтметром 11;

30 — сопротивление в цепи обратной связи усилителя 9.

Решая систему уравнений (6 ), (7), (8) относительно ц „э„получим

< K > Z э Rî,f 2. P Ðàu R o I pç,5г,u W > K ! где 0 - — — проводимость витка элекэ Z тролита.

Как следует из выражения (10) результат измерения не зависит от параметров магнитопровода 2.