Устройство для кондуктометрических измерений

 

Изобретение относится к средствам физико-химических измерений и может быть использовано, например, в приборах контроля концентрации электролитов кондуктометрическим способом. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение настройки устройства. Это достигается тем, что в кондуктометре с термокймпенсациёй, содержащем измерители электропроводности и температуры, сумматор и регистратор, введен второй сумматор, первый выход второго сумматора соединен с выходом первого сумматора, а второй - с выходом измерителя электропроводности. Измеритель температуры содержит чувствительный элемент в виде терморезистора шунтированного сопротивлением и включенного в обратную связь операционного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Второй регулятор усиления введен во второй сумматор. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 27/02

ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4783892/25 (22) 22.01.90 (46) 30.03.92,Бюл. N 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (72) В.И.Клепиков и Г.А.Прохоров (53) 543.25 (088.8) (56) Сахаров С.Г. и др. Многоканальный прибор для контроля качества поверхностных вод и его метрологическое обеспечение, —.

"Измерительная техника", 1988, N 11, с. 6162, Авторское свидетельство СССР

N. 1343331, кл. G Oi N 27/02, 198?. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ (57) Изобретение относится к средствам физико-химических измерений и может. быть

Изобретение относится к физико-химическим измерениям и может быть использовано, например, в приборах контроля концентрации электролитов кондуктомет- . рическим способом.

Известно устройство для кондуктометрических измерений, содержащее измери. тель удельной электропроводности жидкости и измеритель температуры. Такое устройство позволяет непосредственно измерить удельную электропроводность.жидкости, а также температуру, при которой находилась жидкость в момент измерения ее электропроводности. По данным этих двух измерений и по известным значениям первого и второго температурных коэффи„„ Ы,, 1723512 А1, использовано, например, в приборах контроля концентрации электролитов кондуктометрическим способом. Цель изобретения— повышение. надежности и упрощение настройки устройства; Это достигается тем, что в кондуктометре с термокомпенсацией, содержащем измерители электропроводности и температуры; сумматор и регистратор, введен второй сумматор, первый выход второго сумматора соединен с выходом первого сумматора, а второй — с выходом измерителя электропроводности. Измеритель температуры содержит чувствительный элемент в виде терморезистора шунтированного сопротивлением и включенного в обратную связь операционного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, Второй регулятор усиления введен во второй сумматор. 1 ил. циентов электропроводности жидкости определяют удельную электропроводность, приведенную к какой-либо заранее заданной температуре, и по величине этой приведенной электропровадности .определяют концентрацию электролита. Однако определение приведенной удельной электропроводности сопряжено с выполнением вычислительных операций, что является трудоемким процессом.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для кондуктометрических измерений, включающее цепь автоматической термокомпенсации, Устройство содержит измеритель удельной электропроводности, измеритель темпера1723512 туры с чувствительным элементом в виде терморезистора, сумматор, два усилителя, ограничитель и регистратор.

Недостатком устройства является низкая надежность и сложность при эксплуатации и настройке.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение настройки устройства.

На чертеже изображена блок-схема устройства для кондуктометрических измерений.

Устройство содержит измерители 1 электропроводности и 2 температуры, первый 3 и второй 4 сумматоры, регистратор 5.

Терморезистор 6 включен в цепь обратной связи оперативного усилителя измерителя

2, который имеет регулятор 7", изменяющий его коэффициент преобразования, а регулятор 8 аналогичную функцию выполняет в сумматоре 3. Выход измерителя 1 соединен с входом измерителя 2, Первый вход сумматора 3 подключен к выходу измерителя 2, второй вход сумматора 3 соединен с выходом измерителя 1. Выход сумматора 3 подсоединен к первому входу сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом измерителя 1. К выходу сумматора 4 подсоединен регистратор.

Устройство работает следующим образом, На входе измерителя 2 напряжение пропорционально удельной электропроводности жидкости

Uex = К% (1) где 0 — удельная электропроводность жидкости {раствора электролита);

К вЂ” размерный коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров измерителя электропроводности.

Можно представить выражение (1) в виUex= K —, 1

Р (2) где p — удельное сопротивление раствора электролита, Величинуp с достаточной степенью точности можно представить в видге р=р (1+ а, ДТ+Рэ (ДТ) ), (3) где ро — удельное сопротивление раствора электролита при какой-то фиксированной (начальной) температуре То, Qe up — соответственно первый и второй температурные коэффициенты раствора электролита при температуре То, определяемые как о

2Р Т2 т, Д= Т вЂ” To, где Т вЂ” текущая температура раствора.

Используя (2) и (3), соотношение (1) представим в виде

Uex=K ао

2, (4)

1+а. ДТ+р, (ДТ)2 где Oo — удельная электропроводность раствора при температуре Т .

В цепи обратной связи усилителя измерителя 2.установлен терморезистор 6, шунтированный сопротивлением. Результирующее сопротивление термозависимой цепи будет

R = Rо (1 + а Д Т + p (Д T )2) (5) где R — сопротивление термозависимой цепи при текущей температуре Т, которое равно » ш

R»+Ra где R» — сопротивление терморезистора 6 при текущей температуре Т;

Rej —. сопротивление шунтирующего резистора;

Ro — сопротивление указанной термозависимой цепи при температуре То, аиф- соответственно первый и второй температурные коэффициенты указанной термозависимой цепи при температуре Т,», определяемые как

1 dR 1 d R гю =R. q»lт =г R. »2

На выходе инвертирующего измерителя

2 возникает напряжение Uz, равное

02 = Uex —, R (6)

R7 где Uz — напряжение на выходе инвертиру. ющего измерителя 2;

Йт — сопротивление регулируемого резистора 7.

Из соотношений (5) и {6) следует, что при

RY=Ro величина Uz оказывается равной

0г = — Uex (1+ àÄÒ+)9(ДТ) ), (7)

На выходе сумматора 3 при одинаковых . входных сопротивлениях действует напря45 жение 0з, которое, очевидно, равно

0з = — (0г+ Uex) —, 8 (8)

Кг где 0з — напряжение на выходе сумматора

3:

5п й8 — сопротивление переменного резистора 8, который является регулятором коэффициента преобразования сумматора 3;

Kz- коэффициент пропорциональности.

На основании (7) и (8) можно написать

0з = Uex(аДT+P(AT) ) —. (9)

На выходе сумматора 4 действует напряжение Uee x, которое равно

0вых = 03 +.Uex или, с учетом соотношения (9), 1723512 ивых = ивх (1 + (аЛТ+ф(ЛТ) ) —, {10) г Ra

Кг

Подставив в это соотношение правую часть выражения (4), получим

1+ аДТ+ P(AT)

0вых = Као г г г . (11)

1 +а, ЛТ+Д (ЛТ)г

Итак, напряжение, фиксируемое регистратором 5, определяется формулой {11).

Если выполнена совокупность соотношений 8 — а=а, Ь <г

{12) 15 которая может быть обеспечена при настройке, то выражение (11) приобретает вид

0вых = K Oo (13) 2О

Это соотношение позволяет определить удельную электропроводность, приведенную к температуре То, т.е. величину оо, зависящую только от концентрации электролита, 25

Для того, чтобы выполнение обоих соотношений (12) могло быть обеспечено посредством подбора сопротивления й8 регулятора 8, необходимо и достаточно, чтобы между а,P,ав,Д имела место такая ..ц связь

p = р-. (14)

Нетрудно показать, что регулировку ота ношения - можно осуществить посредст- З5 вом резистора, шунтирующего терморезистор. При этом для большого класса терморезисторов и по крайней мере при комнатных начальных температурах Т подбором сопротивления указанного резистора можно достичь соотношения {14). При соблюдении соотношения (14) реализация соотношений (12) осуществляется посредством подбора сопротивления Яа регулятора

8. При этом, если окажется выполненным одно из соотношений (12), то автоматически окажется выполненным и другое.

Формула изобретения

Устройство для кондуктометрических измерений, содержащее измеритель удельной электропроводности, измеритель температуры, вход которого соединен с выходом измерителя электропроводности, сумматор, входы которого подсоединены соответственно к выходам измерителей температуры и электропроводности, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения. надежности и упрощения настройки устройства, в него введен второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора, а второй вход подключен к выходу измерителя удельной электропроводности, к выходу второго сумматора подсоединен регистратор, причем измеритель температуры и первый сумматор выполнены с регулируемыми коэффициентами преобразования.

1723512

Составитель В,Клепиков

Редактор M.Êoáûëÿíñêàÿ Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1062 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101