NL9301095A - Method and apparatus for inductively measuring the conductivity of a fluid - Google Patents

Method and apparatus for inductively measuring the conductivity of a fluid Download PDF

Info

Publication number
NL9301095A
NL9301095A NL9301095A NL9301095A NL9301095A NL 9301095 A NL9301095 A NL 9301095A NL 9301095 A NL9301095 A NL 9301095A NL 9301095 A NL9301095 A NL 9301095A NL 9301095 A NL9301095 A NL 9301095A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
measuring
current
transformer
liquid
inverse
Prior art date
Application number
NL9301095A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Yokogawa Europ Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Europ Bv filed Critical Yokogawa Europ Bv
Priority to NL9301095A priority Critical patent/NL9301095A/en
Publication of NL9301095A publication Critical patent/NL9301095A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/22—Measuring resistance of fluids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Method and apparatus for inductively measuring the electric conductivity of a fluid, employing an insulated combination, to be placed in the fluid, of a driver transformer and a measuring transformer which are spaced apart, each have an annular (toroidal) core and are electromagnetically coupled by a fluid loop passing through the annular cores, and an electronic driver/measuring circuit. A reference voltage is fed to the driver transformer, and a measuring voltage induced by the current passing through the fluid is taken off the measuring transformer, thus cancelling the effect of the inductance associated with the current passing through the fluid loop. The partial current caused by the said magnetic flux is measured in the measuring circuit, and this is cancelled by an inverse compensation current of equal amplitude being fed back to the measuring transformer. The partial current proportional to the conductivity of the fluid is measured in the measuring circuit by said partial current being readjusted to zero in the measuring transformer by an inverse current of equal amplitude being fed back to the measuring transformer.

Description

Werkwijze en inrichting voor de inductieve meting van het geleidingsvermogen van een vloeistof.Method and device for the inductive measurement of the conductivity of a liquid.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor de inductieve meting van het elektrisch geleidingsvermogen van een vloeistof, onder toepassing van een in de vloeistof te plaatsen, geïsoleerde combinatie van een aanstuur- en een meet trans forma tor onderling op afstand, die elk een ringvormige kern hebben en die door een door de ringvormige kernen gaande vloeistoflus elektromagnetisch gekoppeld zijn, en een elektronische aanstuur- en meetschakeling, waarbij aan de aanstuur-transformator een referentiespanning wordt toegevoerd en van de meet-transformator een door de stroomdoorgang in de vloeistof geïnduceerde meetspanning wordt afgenomen, waarbij de invloed van de bij de stroomdoorgang in de vloeistoflus behorende inductantie wordt geëlimineerd.The invention relates to a method and device for the inductive measurement of the electrical conductivity of a liquid, using an insulated combination of a control and a measuring transformer which is placed in the liquid at a distance, each of which has a have an annular core and are electromagnetically coupled by a liquid loop passing through the annular cores, and an electronic driving and measuring circuit, in which a reference voltage is supplied to the driving transformer and a measuring voltage induced by the current passage in the liquid is decreased, thereby eliminating the influence of the inductance associated with the flow passage in the liquid loop.

Een dergelijke wijze en inrichting zijn uit de praktijk bekend. Bij een dergelijke werkwijze en inrichting wordt een wisselspanning aan de winding van de aanstuurtransformator toegevoerd waarop dan in de vloeistoflus een met het geleidingsvermogen daarvan evenredige stroom wordt opgewekt. Dit geleidingsvermogen kan in principe worden gemeten door de in de winding van de meettransformator geïnduceerde wisselspanning te meten. De nauwkeurigheid van een dergelijke meting bij deze werkwijze wordt echter beperkt door de magnetische eigenschappen van de meting.Such a manner and device are known from practice. In such a method and device, an alternating voltage is applied to the winding of the driving transformer, on which a current proportional to its conductivity is then generated in the liquid loop. In principle, this conductivity can be measured by measuring the AC voltage induced in the winding of the measuring transformer. However, the accuracy of such a measurement in this method is limited by the magnetic properties of the measurement.

Zo is het uit de Europese aanvrage EP 0483690 bekend om een compen-satiewinding op de detectietransformatorkern aan te brengen welke in een richting is gewikkeld zodanig dat met een correctiestroom door deze winding de door de stroomdoorgang in de vloeistoflus geïnduceerde magnetische flux wordt geëlimineerd.For example, it is known from European application EP 0483690 to apply a compensation winding to the detection transformer core which is wound in one direction such that with a correction current through this winding the magnetic flux induced by the current passage in the liquid loop is eliminated.

De uitvinding beoogt een andere oplossing aan te geven om de invloed van de genoemde magnetische flux op te heffen. Daartoe wordt gebruik gemaakt van het feit dat het in de secundaire winding van de meettransformator vloeiende signaal evenredig is met het geleidingsvermogen van de vloeistof en met de inductantie van de vloeistoflus. De uitvinding beoogt nu de invloed van de door deze inductantie veroorzaakte deelstroom op de meting van de door de geleidingsvermogen veroorzaakte deelstroom weg te nemen.The object of the invention is to provide another solution for eliminating the influence of the said magnetic flux. To this end, use is made of the fact that the signal flowing in the secondary winding of the measuring transformer is proportional to the conductivity of the liquid and to the inductance of the liquid loop. It is now an object of the invention to eliminate the influence of the partial current caused by this inductance on the measurement of the partial current caused by the conductivity.

Dit wordt bij de werkwijze van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat de door de genoemde magnetische flux veroorzaakte deelstroom in de meetschakeling wordt gemeten en deze, door terugkoppeling in de meettransformator van een inverse en in amplitude gelijke compensatiestroom wordt geëlimineerd.In the method of the type according to the invention according to the invention, this is achieved in such a way that the partial current caused by said magnetic flux is measured in the measuring circuit and this is eliminated by feedback in the measuring transformer of an inverse and equal amplitude equal in current.

Tevens wordt dit bij de inrichting van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat de meetschakeling is uitgevoerd om de door de inductantie van de vloeistoflus veroorzaakte voorijlende stroom te meten, en een in amplitude gelijke en inverse stroom terug te koppelen in de meettransformator.This is also achieved in the arrangement of the type according to the invention mentioned in the preamble, in that the measuring circuit is designed to measure the premature current caused by the inductance of the liquid loop, and to feed an equal and inverse current in the amplitude. measuring transformer.

Bij deze uitvoering volgens de uitvinding wordt het voordeel verkregen dat geen extra winding op de meettransformator nodig is om de genoemde invloed van de magnetische flux op te heffen.In this embodiment according to the invention, the advantage is obtained that no additional winding on the measuring transformer is required to cancel the said influence of the magnetic flux.

De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekening.The invention will be further elucidated on the basis of an exemplary embodiment with reference to the drawing.

In de figuur is schematisch met 21 de in de vloeistof in te brengen sensor of combinatie van aanstuurtransformator en meet- of detectietrans-formator aangegeven. Hierin is met LI de winding van de aanstuurtransfor-mator en met L2 de winding van de meettransformator aangegeven. De beide transformatoren zijn b.v. in een geschikt ontworpen (niet aangegeven) huis op korte afstand van elkaar opgenomen, waarbij aandacht is besteed aan de afscherming tussen de signalen in de winding van de aanstuurtransformator en de winding van de meettransformator. Gewoonlijk zijn de ringvormige kernen van de beide transformatoren coaxiaal evenwijdig aan elkaar opgesteld en is de sensor zodanig voorzien van openingen in deze kernen dat bij indompeling in een vloeistof een koppellus van de door de kernen gaande vloeistof wordt gevormd. Deze koppellus of vloeistoflus 23 heeft een weerstand Rliq.The figure diagrammatically shows with 21 the sensor or combination of control transformer and measuring or detection transformer to be introduced into the liquid. LI indicates the winding of the drive transformer and L2 indicates the winding of the measuring transformer. Both transformers are e.g. housed in a suitably designed (not indicated) house a short distance apart, paying attention to the shielding between the signals in the winding of the driving transformer and the winding of the measuring transformer. Usually the annular cores of the two transformers are arranged coaxially parallel to each other and the sensor is provided with openings in these cores such that when immersed in a liquid a coupling loop of the liquid passing through the cores is formed. This coupling loop or liquid loop 23 has a resistance Rliq.

De winding LI van de aans tuur transformator is verbonden met een aanstuur- of signaalbron 22, die een wisselspanning Vin afgeeft met een gerefereerde amplitude en een vaste frequentie, zoals b.v. 2 kHz.The winding LI of the driving transformer is connected to a driving or signal source 22, which supplies an alternating voltage Vin with a referenced amplitude and a fixed frequency, such as e.g. 2 kHz.

De op de secundaire zijde van de sensor 21 aangesloten meetschakeling 24 bestaat uit een ingangsbuffer 3 welke alleen het meetsignaal versterkt en niet terzake doende signalen wegfiltert, een AC versterker 4 waarvan de versterking geregeld kan worden afhankelijk van het aangeboden signaal, een banddoorlaatfilter 5» een gelijkrichter 6 welke de signalen die in fase zijn met het aanstuursignaal Vin gelijkricht, en een integrator 7« aan de uitgang waarvan het uitgangssignaal Vuit van de meetschakeling wordt afgenomen. Op deze meetschakeling zijn twee terugkoppellussen aangesloten.The measuring circuit 24 connected to the secondary side of the sensor 21 consists of an input buffer 3 which amplifies only the measuring signal and filters out irrelevant signals, an AC amplifier 4 whose amplification can be controlled depending on the signal presented, a band-pass filter 5 rectifier 6 which rectifies the signals which are in phase with the driving signal Vin, and an integrator 7 «at the output of which the output signal Vout is taken from the measuring circuit. Two feedback loops are connected to this measuring circuit.

De eerste terugkoppellus, die is opgenomen tussen de uitgang van het bandfilter 5 en de winding L2, bestaat uit een gelijkrichter 11 welke de signalen die 90° in fase voorijlen op het aanstuursignaal Vin gelijk-richt, een integrator 12 welke de invloed van de inductantie van de vloeistoflus meet en daarmee de terugkoppellus regelt, en een DC/AC omzetter 13. Het uitgangssignaal van deze eerste terugkoppellus is een stroom 12 die in amplitude gelijk maar invers is aan de deelstroom veroorzaakt door de inductantie van de vloeistoflus, en zodoende de invloed van deze stroom elimineert.The first feedback loop, which is included between the output of the band filter 5 and the winding L2, consists of a rectifier 11 which rectifies the signals leading 90 ° in phase to the driving signal Vin, an integrator 12 which influences the inductance of the liquid loop and thereby controls the feedback loop, and a DC / AC converter 13. The output signal of this first feedback loop is a current 12 which in amplitude is equal to but inverse to the partial current caused by the inductance of the liquid loop, and thus the influence of this current.

Nu bovengenoemde stroom is geëlimineerd kan volgens de uitvinding de stroom in de meetschakeling worden gemeten die evenredig is alleen met het geleidingsvermogen van de vloeistof.Now that the above-mentioned current has been eliminated, according to the invention, the current in the measuring circuit can be measured which is proportional only to the conductivity of the liquid.

Daartoe is de tweede terugkoppellus aangebracht vanaf de uitgang van de schakeling naar de winding L2. Deze lus bestaat uit de integrator 7 welke de geleiding van de vloeistof meet en aan de hand daarvan de tweede terugkoppellus regelt, een DC/AC omzetter 8, een AC-verzwakker 9 die tezamen met de bereikschakelaar 10 er voor zorgt dat de uitgangsspan-ning Vuit van integrator 7 binnen bepaalde limieten blijft. Het uitgangssignaal van deze terugkoppellus is een stroom II die in amplitude gelijk maar invers is aan de te meten stroom.To this end, the second feedback loop is provided from the output of the circuit to the winding L2. This loop consists of the integrator 7 which measures the conductivity of the liquid and on this basis controls the second feedback loop, a DC / AC converter 8, an AC attenuator 9 which, together with the range switch 10, ensures that the output voltage Vuit of integrator 7 remains within certain limits. The output signal of this feedback loop is a current II which is equal in amplitude but inverse to the current to be measured.

Het totale resultaat is dat de totale stroom in L2 gelijk aan nul wordt als de terugkoppellussen in balans zijn. Het uitgangssignaal Vuit van de integrator 7, d.w.z. van de meetschakeling 2k, is dan evenredig met het geleidingsvermogen van de vloeistof.The overall result is that the total current in L2 becomes equal to zero when the feedback loops are balanced. The output signal Vout of the integrator 7, i.e. of the measuring circuit 2k, is then proportional to the conductivity of the liquid.

De aanstuur- en meetschakeling wordt verder geregeld door een microprocessor welke tevens voor de verdere signaalbewerking zorgt.The control and measuring circuit is further controlled by a microprocessor which also provides further signal processing.

Resumerend, de in de meettransformator geïnduceerde spanning wordt veroorzaakt door een stroomdeel evenredig met het geleidingsvermogen van de vloeistof en een stroomdeel veroorzaakt door de inductantie van de vloeistoflus. Volgens de uitvinding wordt het deel van de stroom dat wordt bepaald door de inductantie van de koppellus eerst gemeten in de meetschakeling en vervolgens, door een in amplitude gelijk en invers compensatiesignaal 12 in de winding van de meettransformator terug te koppelen, geëlimineerd. Dan kan nu de deelstroom in de meetschakeling worden gemeten die evenredig is alleen met het geleidingsvermogen van de vloeistof. Daartoe wordt in de tweede terugkoppellus een compensatie-stroom 12 opgewekt in amplitude gelijk en invers aan de te meten stroom.In summary, the voltage induced in the measuring transformer is caused by a current part proportional to the conductivity of the liquid and a current part caused by the inductance of the liquid loop. According to the invention, the part of the current determined by the inductance of the coupling loop is first measured in the measuring circuit and then eliminated by feeding back an amplitude equal and inverse compensation signal 12 in the winding of the measuring transformer. Then the partial current in the measuring circuit can now be measured which is proportional only to the conductivity of the liquid. To this end, a compensation current 12 is generated in the second feedback loop in amplitude equal and inverse to the current to be measured.

Claims (5)

1. Werkwijze voor de inductieve meting van het elektrisch gelei-dingsvermogen van een vloeistof, onder toepassing van een in de vloeistof te plaatsen, geïsoleerde combinatie van een aanstuur- en een meettrans-formator onderling op afstand, die elk een ringvormige kern hebben en die door een door de ringvormige kernen gaande vloeistoflus elektromagnetisch gekoppeld zijn, en een elektronische aanstuur- en meetschakeling, waarbij aan de aanstuurtransformator een referentiespanning wordt toegevoerd en van de meettransformator een door de stroomdoorgang in de vloeistof geïnduceerde meetspanning wordt af genomen, waarbij de invloed van de bij de stroomdoorgang in de vloeistoflus behorende inductantie wordt geëlimineerd, met het kenmerk, dat de door de genoemde magnetische flux veroorzaakte deelstroom in de meetschakeling wordt gemeten en deze door terugkoppeling in de meettransformator van een inverse en in amplitude gelijke compensatiestroom wordt geëlimineerd.A method for the inductive measurement of the electrical conductivity of a liquid, using an insulated combination of a driving and a measuring transformer, which each have an annular core, and which can be placed in the liquid are electromagnetically coupled by a liquid loop passing through the annular cores and an electronic driving and measuring circuit, wherein a reference voltage is supplied to the driving transformer and a measuring voltage induced by the current passage in the liquid is taken, the influence of the Inductance associated with the current passage in the liquid loop is eliminated, characterized in that the partial current caused by said magnetic flux is measured in the measuring circuit and it is eliminated by feedback in the measuring transformer of an inverse and equal amplitude equalizing current. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de met het geleidingsver-mogen van de vloeistof evenredige deelstroom wordt gemeten in de meetschakeling door deze deelstroom in de meettransformator op nul bij te regelen door terugkoppeling in de meettransformator van een inverse en in amplitude gelijke stroom.A method according to claim 1, wherein the partial current proportional to the conductivity of the liquid is measured in the measuring circuit by adjusting this partial current in the measuring transformer to zero by feedback in the measuring transformer of an inverse and equal amplitude current. 3· Inrichting voor de inductieve meting van het elektrische gelei-dingsvermogen van een vloeistof, met een geïsoleerde combinatie van een aanstuur- en een meettransformator onderling op afstand, die elk een ringvormigte kern hebben en die door een door de ringvormige kernen gaande vloeistoflus elektromagnetisch zijn gekoppeld, en een elektronische aanstuur- en meetschakeling, waarbij aan de aanstuurtransformator een referentiespanning wordt toegevoerd en van de meetttransformator een door de stroomdoorgang in de vloeistoflus geïnduceerde meetspanning wordt af genomen, met het kenmerk, dat de meetschakeling is uitgevoerd om de door de inductantie van de vloeistoflus veroorzaakte deelstroom te meten, en een in amplitude gelijke en inverse stroom terug te koppelen in de meettrans formator.3 · Device for the inductive measurement of the electrical conductivity of a liquid, with an insulated combination of a driving and a measuring transformer at a distance, each having an annular core and which are electromagnetic through a liquid loop passing through the annular cores coupled and an electronic driving and measuring circuit, wherein a reference voltage is supplied to the driving transformer and a measuring voltage induced by the current transformer in the liquid loop is taken from the measuring transformer, characterized in that the measuring circuit is designed to measure the inductance of the to measure partial current caused by the liquid loop, and to feed back an amplitude equal and inverse current in the measuring transformer. 4. Inrichting volgens conclusie 3. waarin de meetschakeling is uitgevoerd om de met het geleidingsvermogen van de vloeistof evenredige deelstroom te meten en een in amplitude gelijke en inverse stroom terug te koppelen in de meettransformator.Device as claimed in claim 3, wherein the measuring circuit is designed to measure the partial current proportional to the conductivity of the liquid and to feed back an amplitude equal and inverse current in the measuring transformer. 5. Inrichting volgens conclusie 4, waarin de meetschakeling in de uitgangsketen een integrator heeft die in balans wordt gebracht wanneer de teruggekoppelde stroom en de genoemde deelstroom gelijk en invers aan elkaar zijn.The device of claim 4, wherein the measuring circuit in the output circuit has an integrator that is balanced when the feedback current and said partial current are equal and inverse to each other.
NL9301095A 1993-06-23 1993-06-23 Method and apparatus for inductively measuring the conductivity of a fluid NL9301095A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301095A NL9301095A (en) 1993-06-23 1993-06-23 Method and apparatus for inductively measuring the conductivity of a fluid

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301095A NL9301095A (en) 1993-06-23 1993-06-23 Method and apparatus for inductively measuring the conductivity of a fluid
NL9301095 1993-06-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9301095A true NL9301095A (en) 1995-01-16

Family

ID=19862574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9301095A NL9301095A (en) 1993-06-23 1993-06-23 Method and apparatus for inductively measuring the conductivity of a fluid

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9301095A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2325055A1 (en) * 1972-05-18 1973-11-29 Japan Soc Promotion Mach Ind ELECTROMAGNETIC ARRANGEMENT FOR DIGITAL MEASUREMENT OF ELECTRICAL CONDUCTIVITY
US4082994A (en) * 1976-08-31 1978-04-04 Auburn International, Inc. Vapor/liquid fraction determination
JPS57203973A (en) * 1981-06-09 1982-12-14 Yokogawa Hokushin Electric Corp Measuring device for electrical conductivity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2325055A1 (en) * 1972-05-18 1973-11-29 Japan Soc Promotion Mach Ind ELECTROMAGNETIC ARRANGEMENT FOR DIGITAL MEASUREMENT OF ELECTRICAL CONDUCTIVITY
US4082994A (en) * 1976-08-31 1978-04-04 Auburn International, Inc. Vapor/liquid fraction determination
JPS57203973A (en) * 1981-06-09 1982-12-14 Yokogawa Hokushin Electric Corp Measuring device for electrical conductivity

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 7, no. 57 (P - 181)<1202> 9 March 1983 (1983-03-09) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3465867B1 (en) Transformer for measuring a common mode current and method of determining a common mode current
DE3840532C2 (en)
SU1246905A3 (en) Method of recording location of moving metal objects and device for effecting same
CN106574950A (en) Current transducer with fluxgate detector
US5339029A (en) Methods and apparatus for measuring the postion of an edge of a metal strip by electronic induction
JPH0829456A (en) Current sensor based on compensation principle
GB2432008A (en) Current sensor
US3996797A (en) Magnetic flowmeter
JP2012159445A (en) Dc leakage detecting device
NL9301095A (en) Method and apparatus for inductively measuring the conductivity of a fluid
CN111948438B (en) Low-cost current sensor
US6078172A (en) Current-compensated current sensor for hysteresis-independent and temperature-independent current measurement
GB2062250A (en) Detecting fault in insulated electric cable
JP4398052B2 (en) Wheel detector
US20210263180A1 (en) Detector for detecting electrically conductive material
JPS56145304A (en) Position detector
SU1760310A1 (en) Distance noncontact measuring device
CN105324674B (en) Method and apparatus for monitoring and current measurement at magnetic bias choke
US4066229A (en) Device for preventing traction power harmonic interference on high frequency track circuits
SU1042923A1 (en) Apparatus for automatic guiding of welding head along the butt
JPS6233551B2 (en)
JPH0223407A (en) Magnetic sensor and method for generating magnetic field
JPH0640407Y2 (en) Magnetic levitation carrier
RU2035046C1 (en) Rectifier that measures voltage level
JPH0650704A (en) Device for detecting thickness of strip material

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed