CS270085B1

CS270085B1 - Equipment for high-frequency non-contact conductivity measurement

Info

Publication number: CS270085B1
Application number: CS886299A
Authority: CS
Inventors: Jiri Zuska; Bohuslav Rndr Gas
Original assignee: Jiri Zuska; Bohuslav Rndr Gas
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-06-13
Also published as: CS629988A1

Abstract

Je řešeno měřící zařízení, dosahující zvětšení časové a teplotní stability a tím zajištění dostatečné přesnosti měření. Jeden výstup budicího generátoru je přes měřicí článek spojen s prvním vstupem prvního přepínače, na jehož druhý vstup je připojen dru. hý výstup budicího generátoru. Výstup první ho přepínače je přes zesilovač spojen s druhým přepínačem, jehož první výstup je výstupem zařízení a druhý výstup je přes porovná- 4 vací obvod spojen se vstupem řízení zesílení zesilovače. První a druhý přepínač jsou řízeny z výstupů řídicích obvodů. Zařízení je použitelné například při elektroforéze, chromatografii apod. při měření ve velmi malých objemech kapalin v kapilárách a jiných nizkoobjemových kyvetách.A measuring device is provided, achieving an increase in time and temperature stability and thus ensuring sufficient measurement accuracy. One output of the excitation generator is connected via a measuring cell to the first input of the first switch, to whose second input the second output of the excitation generator is connected. The output of the first switch is connected via an amplifier to the second switch, the first output of which is the output of the device and the second output is connected via a comparison circuit to the amplifier gain control input. The first and second switches are controlled from the outputs of the control circuits. The device is applicable, for example, in electrophoresis, chromatography, etc., when measuring very small volumes of liquids in capillaries and other low-volume cuvettes.

Description

Vynález se týká zařízení pro vysokofrekvenční bezkontaktní měření vodivosti, u kterého je zabezpečena značná časová a teplotní stabilita, což má za následek podstatné zlepšení citlivosti a přesnosti měření.The invention relates to a device for high-frequency non-contact conductivity measurement in which considerable time and temperature stability is ensured, which results in a substantial improvement in the sensitivity and accuracy of the measurement.

Dosud známá zařízení pro vysokofrekvenční bezkontaktní měření vodivosti velmi malých objemů kapalin jsou založena na takovém principu, při kterém je vlastní měřicí článek, tj. čtyřelektrodový kapacitní článek, ze vstupní strany napájen z budícího generátoru vysokofrekvenčního napětí, z výstupní strany měřicího-článku se pak odebírá signál, jehož velikost je funkcí amplitudy budicího signálu a měrné vodivosti media přítomného v pracovní oblasti měřicího článku. Takové uspořádání měřicího zařízení však klade, zejména při vyšších požadavcích na přesnost naměřených údajů, značné požadavky na kvalitu jeho jednotlivých částí, jejichž chyby se sčítají. Z toho důvodu je vlastní technické řešení měřicího <Previously known devices for high-frequency non-contact measurement of conductivity of very small volumes of liquids are based on the principle in which the measuring cell itself, ie four-electrode capacitive cell, is supplied from the excitation generator of high-frequency voltage from the input side and then taken from the output side a signal whose magnitude is a function of the amplitude of the excitation signal and the specific conductivity of the medium present in the working area of the measuring cell. However, such an arrangement of the measuring device places, especially with higher requirements on the accuracy of the measured data, considerable requirements on the quality of its individual parts, the errors of which add up. For this reason, the measuring solution itself is <

zařízení, založené na požadavku na celkovou přesnost větším než 1 poměrně obtížné. 'equipment based on the requirement of an overall accuracy greater than 1 is relatively difficult. '

Výše uvedené nevýhody odstraňuje uspořádání zařízení pro vysokofrekvenční bezkontakt- , ní měření vodivosti mající budící generátor spojený s měřicím článkem a obvod zpracování signálu podle vynálezu. Podstatou zařízení je, že obvod zpracování signálu je tvořen prvním přepínačem, na jehož první vstup je připojen výstup měřicího článku a na jehož druhý .The above-mentioned disadvantages are eliminated by the arrangement of a device for high-frequency non-contact conductivity measurement having an excitation generator connected to a measuring cell and a signal processing circuit according to the invention. The essence of the device is that the signal processing circuit is formed by a first switch, to the first input of which the output of the measuring cell is connected and to the second input of which.

vstup je připojen druhý výstup budicího generátoru. Výstup prvního přepínače je přes zesilovač spojen se vstupem druhého přepínače, jehož první výstup je výstupem měřícího zařízení. Druhý výstup druhého přepínače je spojen přes porovnávací obvod se vstupem řízení zesílení zesilovače. Na řídicí vstupy prvního a druhého přepínače jsou připojeny výstupy řídicích obvodů. .the input is connected to the second output of the excitation generator. The output of the first switch is connected via an amplifier to the input of the second switch, the first output of which is the output of the measuring device. The second output of the second switch is connected via a comparison circuit to the gain control input of the amplifier. The outputs of the control circuits are connected to the control inputs of the first and second switches. .

Uspořádáním měřícího zařízení podle vynálezu se dosáhne především významného zvětšení časové a teplotní stability, což je důležité pro zajištění dostatečné přesnosti, potřebné při měření ve velmi malých objemech látek, jako například v kapilárách a v jiných nízkoobjemových kyvetách, používaných zejména pro elektroforézu, chromatografií a jiné metody. .In particular, the arrangement of the measuring device according to the invention achieves a significant increase in time and temperature stability, which is important to ensure sufficient accuracy required for measurements in very small volumes of substances such as capillaries and other low volume cuvettes used mainly for electrophoresis, chromatography and others. methods. .

Příklad zapojení zařízení pro vysokofrekvenční bezkontaktní měření vodivosti podle vynálezu je blokově uveden na přiloženém výkrese.An example of the connection of a device for high-frequency non-contact conductivity measurement according to the invention is shown in block form in the accompanying drawing.

První výstup budicího generátoru £ je spojen přes měřicí článek £ s prvním vstupem prvního přepínače £. Na druhý vstup prvního přepínače £ je připojen druhý výstup budicího generátoru £. Výstup prvního přepínače £ je spojen se vstupem zesilovače 2» který může případně.obsahovat i usměrňovač střídavého napětí. Výstup zesilovače £ je napojen na vstup druhého přepínače £. První výstup druhého přepínače £ je výstupem měřicího zařízení a může být spojen s výstupním obvodem £ měřicího zařízení, který zařízení přizpůsobuje dalšímu řetězci. Druhý výstup druhého přepínače £ je připojen na vstup porovnávacího obvodu £, jehož výstup je spojen se vstupem řízení zesílení zesilovače £. Porovnávací obvod £ ^a výs- i tupni obvod 2 měřicího zařízení mohou být vybaveny vzorkovanou pamětí analogového signálu. Řídicí výstupy prvního a druhého přepínače £ a £ jsou spojeny s výstupy řídících obvodů 8. . 'The first output of the excitation generator £ is connected via a measuring cell £ to the first input of the first switch £. The second output of the excitation generator £ is connected to the second input of the first switch £. The output of the first switch 6 is connected to the input of the amplifier 2, which may optionally also contain an AC voltage rectifier. The output of the amplifier £ is connected to the input of the second switch £. The first output of the second switch £ is the output of the measuring device and can be connected to the output circuit £ of the measuring device, which adapts the device to the next chain. The second output of the second switch £ is connected to the input of the comparison circuit £, the output of which is connected to the gain control input of the amplifier £. The comparison circuit 6 ^{and the} output circuit 2 of the measuring device can be equipped with a sampled analog signal memory. The control outputs of the first and second switches £ and £ are connected to the outputs of the control circuits 8. '

Budící generátor £ produkuje střídavé vysokofrekvenční napětí, které je přivedeno na elektrody měřicího článku £. Výstupní signál z měřicího článku 2 je zaveden na první vstup prvního přepínače £. Na druhý vstup tohoto prvního přepínače £ je přivedena část výstupního napětí ž budicího generátoru £. Stav prvního přepínače £, ovládaný řídicími obvody £ určuje, který ze signálů je v daném okamžiku přiveden k dalšímu zpracování do následujícího zesilovače £. Synchronně s prvním přepínačem £ je řídicími obvody £ ovládán též stav druhého přepínače £, který řídí směr dalšího postupu signálu, přivedeného k němu z výstupu zesilovače £. Napětí z druhého výstupu druhého přepínače £ se vede do porovnávacího obvodu £, ve kterém se srovnává s referenčním napětím Uref. Výstupní napětí z porovnávacího obvodu 7 se zavádí do zesilovače 2 a ovlivňuje jeho zesílení. První výstup druhého přepínače £ poskytuje signál, který představuje naměřenou veličinu. Tento signál se dál zpracuje ve výstupním obvodu 2· ^Pro zajištění potřebných funkcí může obsahovat obvod zesi2 CS 270 085 Bl lovače 2 také usměrňovač střídavého napětí.The excitation generator £ produces an alternating high-frequency voltage which is applied to the electrodes of the measuring cell £. The output signal from the measuring cell 2 is fed to the first input of the first switch £. A part of the output voltage ž of the excitation generator £ is applied to the second input of this first switch £. The state of the first switch £, controlled by the control circuits £, determines which of the signals is currently fed to the next amplifier £ for further processing. Synchronously with the first switch £, the control circuit £ also controls the state of the second switch £, which controls the direction of further progress of the signal applied to it from the output of the amplifier £. The voltage from the second output of the second switch £ is fed to a comparison circuit £, in which it is compared with the reference voltage Uref. The output voltage from the comparison circuit 7 is fed to the amplifier 2 and affects its amplification. The first output of the second switch £ provides a signal which represents the measured quantity. This signal is further processed in the output circuit 2. ^In order to provide the required functions, the amplifier circuit 2 may also include an AC rectifier.

V průběhu měřicí, fáze měření je prostřednictvím prvního přepínače 2 výstupní signál z měřicího článku 2 zaveden do vstupu zesilovače 2· Výstupní signál zesilovače 2 je zaveden do druhého přepínače 6, jehož prostřednictvím je dále veden do výstupního obvodu 2 měřicího zařízení.During the measuring phase, the output signal from the measuring cell 2 is fed to the input of the amplifier 2 via the first switch 2. The output signal of the amplifier 2 is fed to the second switch 6, through which it is further fed to the output circuit 2 of the measuring device.

Kalibrační fáze měření začíná v okamžiku, kdy první přepínač £ otevře cestu pro signál napětí z budícího generátoru £ a druhý přepínač £ přepojí výstupní signál zesilovače 2 na porovnávací obvod £. Porovnávací obvod 2 porovná tuto velikost výstupního napětí zesilovače 2 ^s referenčním napětím Uréf a podle odchylky upravuje přenos zesilovače 2 tak, aby zpětnovazební smyčka, cyklicky uzavíraná mezi zesilovačem 2 ^a porovnávacím obvodem ⁽ 7 prostřednictvím druhého přepínač £ byla stále v rovnováze. Tímto způsobem se do kalibrační smyčky uzavírá nejen zesilovač 2 signálu z měřicího článku 2, ale též generátor « budicího signálu £. ,The calibration phase of the measurement begins when the first switch £ opens the path for the voltage signal from the excitation generator £ and the second switch £ switches the output signal of the amplifier 2 to the comparison circuit £. The comparison circuit 2 compares this magnitude of the output voltage of the amplifier 2 ^{with the} reference voltage Uréf and adjusts the transmission of the amplifier 2 according to the deviation so that the feedback loop cyclically closed between the amplifier 2 ^{and the} comparison circuit ⁽ 7 via the second switch e) is still in equilibrium. the calibration loop is closed not only by the amplifier 2 of the signal from the measuring cell 2, but also by the generator of the excitation signal 6.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Device for high-frequency non-contact conductivity measurement, consisting of an excitation generator connected by a first output to a measuring cell and a signal processing circuit, characterized in that the signal processing circuit (3) is formed by a first switch (4) to the first input The second output of the excitation generator (1) is connected to the cell (2) and the output of the first switch (4) is connected via an amplifier (5) to the input of the second switch (6), the first output of which is the output of the measuring device and the second output is connected via a comparison circuit (7) to the gain control input of the amplifier (5), the control inputs of the first and second switches (4) and (6) being connected to the outputs of the control circuits (B).