Устройство для измерения электрической проводимости жидкости
Изобретение относится к гидрофизическим исследованиям и может быть использовано для определения параметров турбулентности в экспериментальной гидродинамике, для исследования тонкой стратификации вод океана в океанологии, для автоматического контроля и регулирования технологических процессов. Цель изобретения - повышение точности измерения на частотах 10 - 100 кГц за счет устранения влияния на амплитуду выходного сигнала величины емкости двойного электрического слоя - достигается тем, что в устройство, содержащее генератор 4 переменного напряжения, операционный усилитель 3, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора 4 переменного напряжения, двухэлектродную измерительную ячейку 1, первый электрод которой соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 3, второй электрод соединен с общей шиной, резистор 2, соединяющий выход операционного усилителя 3 с его инвертирующим входом, дифференциальный усилитель 5, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора 4 переменного напряжения, а инвертирующий вход соединен с выходом операционного усилителя, масштабный усилитель 7, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, синхронный детектор 9, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, введены второй синхронный детектор 10, компараторы 6 и 8, квадратор 11 и блок 12 деления. Выходной сигнал устройства прямо пропорционален электрической проводимости жидкости. Изобретение предусматривает также измерение как средних, так и пульсационных значений электрического сопротивления жидкости. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4 677470/2 1 (22) 11.04.89 (46) 30,07.91. Бюл. М 28 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Турбулентность" при Донецком государственном университете (72) С, Г. Личков (53) 621.317.322.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1404977, кл. G 01 R 27/22, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к гидрофизическим исследованиям и может быть использовано для определения параметров турбулентности в экспериментальной гидродинамике, для исследования тонкой стратификации вод океана в океанологии, для автоматического контроля и регулирования технологических процессов, Цель изобретения — повышение точности измерения на частотах 10-100 кГц за счет устранения влияния на амплитуду выходного сигнала величины емкости двойного электрического слоя— достигается тем, что в устройство, содержа„„!Ы„„1666958 А1 2 щее генератор 4 переменного напряжения, операционный усилитель 3, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора 4 переменного напряжения, двухэлектродную измерительную ячейку 1, первый электрод которой соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 3, второй электрод соединен с общей шиной, резистор 2, соединяющий выход операционного усилителя 3 с его инвертирующим входом, дифференциальный усилитель 5, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора 4 переменного напряжения, а инвертирующий вход соединен с выходом операционного усилителя, масштабный усилитель 7, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, синхронный детектор 9, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, введены второй синхронный детектор 10, компараторы 6 и 8, квадратор 11 и блок 12 деления. Выходной сигнал устройства прямо пропорционален электрической проводимбсти жидкости, Изобретение предусматривает также измерение как средних, так и пульсационных значений электрического сопротивления жидкости. 1 ил. 1666958 U4 R 05 =— 2ж (3) U4RK А U7 =— 2ж 2ж (4) 20 Ug = 2ж (5) 2 чя +1! (юcj R>K 01о = 2ж г (6) 50 Изобретение относится к технике для гидрофизических исследований путем измерения электрической проводимости жидкости и может быть применено в экспериментальной гидродинамике для определения параметров турбулентности, в океанологии для исследования тонкой . стратификации вод океана, а также s системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов, Цель изобретения — повышение точности измерения на частотах 10 — 100 кГц, за счет устранения влияния на амплитуду выходного сигнала величины емкости двойного электрического слоя, а также ее нестабильности, На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства, Устройство содержит двухэлектродную измерительную ячейку 1, резистор 2 отрицательной обратной связи операционного усилителя 3, к инвертирующему входу которого подсоединена ячейка 1, а к неинвертирующему — выход генератора 4 переменного напряжения, соединенный с входами дифференциального усилителя 5 и компаратора 6, причем второй вход дифференциального усилителя 5 соединен с выходом операционного усилителя 3, выход усилителя 5 через масштабный усилитель 7 подсоединен к входам компаратора 8 и первого 9 и второго 10 синхронных детекторов, выход синхронного детектора 9 через квадратор 11, а выход синхронного детектора 10 непосредственно соединены с первым и вторым входами блока 12 деления, Устройство работает следующим образом. На неинвертирующий вход операционного усилителя 3 с выхода генератора 4 переменнОГО напряжения синусоидэльнОЙ. формы подается сигнал U4 стабильной амплитуды, вызывающий протекание через резистор 2 и двухэлектродную измерительную ячейку 1 тока 1, величина которого определяется выражением где RjK — активное сопротивление жидкости; С вЂ” суммарная емкость двойного электрического слоя; Z® — полное сопротивление жидкости; й) — круговая частота выходного сигнала генератора 4 переменного напряжения. При этом выходное напряжение Оз операционного усилителя 3 определяется выражением (2) 2ж I где R — величина сопротивления резистора 2, 5 Напряжения Оз и U4 подаются соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилителя 5, выходное напряжение U5 которого определяется выражением Выходное напряжение От масштабного 15 усилителя 7 определяется следующим выражением: Б. где К вЂ” коэффициент усиления масштабного усилител я, А — коэффициент преобразования устройства. В синхронизирующих детекторах происходит детектирование выходного сигнала масштабного усилителя, причем синхронизацию работы каждого детектора осуществляет соответствующий компаратор. Первый компаратор 8 вырабатывает синхронизирующий сигнал синхронного детектора 9, который находится в фазе с выходным сигналом масштабного усилителя 7, Поэтому выходное напряжение синхронного детектора 9 определяется выражением Второй компаратор 6 вырабатывает синхронизирующий сигнал второго синхронного детектора 10, который находится в фазе с выходным сигналом генератора 4 переменного напряжения. Поэтому выходное напряжение U>o второго синхронного детектора 10 определяется выражением Квадратор 11 осуществляет возведение в квадрат выходного напряжения синхронного детектора 9, а блок 12 деления— деление выходного сигнала квадратора 11 на выходной сигнал второго синхронного детектора 10. Выходной сигнал 01г блока 12 деления определяется следующим выражением 1666958 Составитель В.Семенчук Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк Заказ 2519 Тираж 413 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г I" t ..1 СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагар, nл 101 012 09 /010= A/R+=A G+, (7) 2 где б к — электрическая проводимость жидкости, Таким образом, выходной сигнал данного устройства прямо пропорционален электрической проводимости жидкости, а погрешность измерения данного устройства на частотах 10-100 кГц снижается в 2220 раз по сравнению с известным устройством. Положительный эффект увеличивается с увеличением удельной электрической проводимости жидкости. На выходе блока деления, который является выходом данного устройства, можно производить измерение как средних, так и пульсационных значений электрической проводимости жидкости. Формула изобретения Устройство для измерения электрической проводимости жидкости, содержащее генератор переменного напряжения, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с первым выходом генер ора переменного напряжения, BTO рой вь;од которого соединен с общей шиной, двухэлектродную измерительную ячейку, первый электрод которой соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй электрод соединен с общей шиной, резистор, соединяющий выход операционного усилителя с его инвертирующим входим, дифференциальныи у ллитель, неинвертирующий вход которого со единен с выходом генератора neperae ного напряжения, а инвертирующий вход соеди5 нен с выходом операционного усилителя масштабный усилитель, вход KOTeрого соединен с выходом дифференциального усилителя, и первый синхронный детектор, вход которого соединен с выходом масш 10 табного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения на частотах 10-100 кГц, в него введены второй синхронный детектор, первый и 8ТОрой компараторы, квадратор и блок деле 15 ния, причем выход масштабного усилителя соединен с первым входом первого кок паратора, второй вход которого соединег с общей шиной, и с входом второ, о синхрон— ного детектора, а выход первого, n. nàð о20 ра соединен с синхронизируюгцим входом первого синхронного детектора, Bûõoä Ко торого соединен с входом квадратора, при это л выход генератора пере ленного напряжения соединен с первым входом второго 25 компаратора, второй вход ко1оро о соеди нен с общей шиной. а вь ход — с синхронизируK)ùèм входом второго с: нхроHного детектора, выход квадратора соединен с первым входом блока деления, Blopoll вход 30 которого соединен с выходом:.:враго синхронного детектора, 
