RU104727U1

RU104727U1 - Первичный преобразователь для измерения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности) жидкости или газа

Info

Publication number: RU104727U1
Application number: RU2011104436/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Розум; Виктор Владимирович Голованов; Александр Васильевич Калин; Александр Александрович Рогалев
Original assignee: Пильцов Сергей Сергеевич; Соколов Антон Геннадьевич
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2011-05-20

Abstract

1. Первичный преобразователь для измерения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности), состоящий из пластинчатых электродов, погружаемых в контролируемую среду, образующих электрический конденсатор и включающих электрод воздействия, соединенный с источником переменного электрического напряжения, и электрод измерения, подключенный к преобразователю токового сигнала, и экранных электродов, соединенных с источниками электрического напряжения, эквипотенциальным электроду воздействия и электроду измерения соответственно, отличающийся тем, что электрический конденсатор образован тремя пластинчатыми электродами: двумя наружными электродами воздействия, и внутренним электродом измерения, расположенным между наружными электродами воздействия с зазором относительно этих электродов, экранные электроды расположены по периметру каждого из электродов воздействия и электрода измерения, причем параметры электрического напряжения, подаваемого на экранные электроды, форма и взаимное расположение электродов воздействия и электрода измерения, с соответствующими экранными электродами отвечают условиям обеспечения ламинарного электрического поля в зоне измерения. ! 2. Первичный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что пластинчатые электроды выполнены произвольной формы, преимущественно в форме круглого или эллипсовидного диска. ! 3. Первичный преобразователь по п.2, отличающийся тем, что пластинчатые электроды образованы проводящей преимущественно металлической пленкой, нанесенной на пластины из диэлектрического материала, н�

Description

Предлагаемое решение относится к средствам измерения физико-химических параметров веществ и может быть использовано для контроля состава и качества жидких, а также газообразных сред.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого решения выбран первичный преобразователь, используемый для определения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности), преимущественно жидкости - нефтепродуктов и описанный в патенте RU 2339936. Первичный преобразователь, описанный в RU 2339936, состоит из пластинчатых электродов, погружаемых в контролируемую среду, образующих электрический конденсатор. Пластинчатые электроды расположены на противоположных сторонах диэлектрической подложки и включают электрод воздействия, соединенный с источником переменного электрического напряжения, и электрод измерения, подключенный к преобразователю токового сигнала. С зазором относительно электродов воздействия и измерения расположен кольцевой экранный электрод, соединенный с источником электрического тока. Конструкция описанного выше преобразователя не позволяет получить достаточно высокой точности измерения одновременно двух перечисленных электрофизических характеристик, обеспечивающих промышленное применение в системах непрерывного контроля физико-химических показателей качества жидких материалов.

Предлагаемое решение позволит предложить первичный преобразователь, обеспечивающий высокую точность и стабильность измерений, как электрической емкости (диэлектрической проницаемости), так и электрического сопротивления (удельной электропроводности), отличающийся простотой конструкции, надежностью и, как следствие, пригодный для контроля качества и состава любой жидкой, а также газовой среды.

Технический результат достигается при использовании первичного преобразователя для измерения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности). Преобразователь состоит из пластинчатых электродов, погружаемых в контролируемую среду многокомпонентного состава (эмульсию, например, жидкий нефтепродукт, раствор, например, этилового спирта и т.п.), образующих электрический конденсатор и включающих электрод воздействия, соединенный с источником переменного электрического напряжения, и электрод измерения, подключенный к преобразователю токового сигнала. В состав первичного преобразователя входят также два защитных экранных электрода, подключенных к источникам электрического напряжения, эквипотенциальным электроду воздействия и электроду измерения соответственно. Согласно предложенному решению электрический конденсатор образован тремя пластинчатыми электродами: двумя наружными электродами воздействия, и внутренним электродом измерения, расположенным между электродами воздействия с зазором относительно этих электродов. Периферийные экранные электроды расположены по периметру каждого из пластинчатых электродов воздействия и электрода измерения. Параметры электрического напряжения, подаваемого на экранные электроды, форма и взаимное расположение электродов воздействия и электрода измерения, с соответствующими экранными электродами отвечают условиям обеспечения ламинарного электрического поля в зоне измерения. Пластинчатые электроды могут быть выполнены в форме круглого или эллипсовидного диска или же в форме многоугольника. Пластинчатые электроды могут быть образованы проводящей пленкой, нанесенной на пластины из диэлектрического материала, например, стекла или керамики, а экранные электроды отделены от электродов воздействия и электродов измерения изолятором (изоляционным кольцом), выполненным травлением или проточкой. Преобразователь может являться частью системы преобразователей, распределенных по емкости заполненной контролируемой средой.

Преобразователь состоит из трех пластинчатых электродов 1₁, 1₂, 2, образующих электрический конденсатор и погружаемых в контролируемую среду многокомпонентного состава, которой может являться эмульсия, например, жидкий нефтепродукт, раствор, например, этилового спирта, какая-либо иная среда, требующая контроля качества. Пластинчатые электроды 1₁, 1₂, 2 электрического конденсатора образованы: двумя электродами воздействия 1₁, 1₂ и электродом измерения 2, расположенным между электродами воздействия с зазором относительно этих электродов 1₁, 1₂. Электроды воздействия 1₁, 1₂, соединены с источником электрического напряжения 4₁, электрод измерения 2, подключен к преобразователю токового сигнала 5. По периметру каждого из электродов воздействия 1₁, 1₂ и электрода измерения 2 расположены экранные электроды 3_1-1, 3_1-2, 3₂, образующие «кольцо» или «рамку» для соответствующего электрода воздействия 1₁, 1₂ или электрода измерения 2, экранные электроды 3_1-1, 3_1-2, 3₂ соединены с источниками электрического напряжения. Форма и взаимное расположение электродов воздействия 1₁, 1₂ и электрода измерения 2, с соответствующими экранными электродами 3_1-1, 3_1-2, 3₂ отвечают условиям обеспечения ламинарного электрического поля в зоне измерения, и выбираются, в том числе в зависимости от контролируемой среды. Пластинчатые электроды 1₁, 1₂, 2 с экранными электродами 3_1-1, 3_1-2, 3₂ могут быть выполнены произвольной формы, преимущественно круглого или эллипсовидного диска или же в форме многоугольника. Пластинчатые электроды 1₁, 1₂, 2 могут быть образованы металлической пленкой, нанесенной на пластины из диэлектрического материала, например, стекла или керамики, а экранные электроды 3 при этом будут отделены от электродов воздействия 1₁, 1₂ и электродов измерения 2 изолятором (изоляционным кольцом) 6_1-1, 6_1-2, 6₂, выполненным травлением или проточкой. Такая конструкция электродов обеспечивает повышенную стабильность характеристик преобразователя в широком диапазоне рабочих температур и, как следствие, повышенную точность и стабильность измерений. Преобразователь может являться частью системы преобразователей, распределенных по емкости заполненной контролируемой средой.

Первичный преобразователь помещается с использованием средств крепления 7 в контролируемую среду до полного погружения в нее пластинчатых электродов 1₁, 1₂, 2 - жидкость в таком случае находится в промежутке между электродами воздействия 1₁, 1₂ и электродом измерения 2, являющимися обкладками конденсатора. На электроды воздействия 1₁, 1₂ от источника напряжения 4₁ подается синусоидальное напряжение заданной частоты и амплитуды, на экранные электроды 3_1-1, 3_1-2, соответствующие электродам воздействия 1₁, 1₂ от источника тока 4₁ подается напряжение повторяющее напряжение воздействия. На экранный электрод 3₂, соответствующий электроду измерения 2 источника тока 4₃ подается напряжение, соответствующее напряжению на электроде измерения. По величине электрического тока, снимаемого с электрода измерения 2 и обрабатываемым в преобразователе сигнала 5, и величине электрического напряжения на электроде воздействия определяется электрическая емкость и электрическая проводимость по которым, по известным зависимостям определяется диэлектрическая проницаемость и удельная электропроводность. Полученные данные используются для выводов о составе и качестве контролируемой среды. Ламинарность электрического поля обеспечивается исходя из взаимного расположения электродов и потенциалов экранных электродов 3, в результате снижается влияние паразитных параметров подсоединительных проводов и минимизируется погрешность измерения первичного преобразователя.

Таким образом, предложен первичный преобразователь, который может быть использован для надежного и качественного контроля жидких и газовых сред.

Claims

1. Первичный преобразователь для измерения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности), состоящий из пластинчатых электродов, погружаемых в контролируемую среду, образующих электрический конденсатор и включающих электрод воздействия, соединенный с источником переменного электрического напряжения, и электрод измерения, подключенный к преобразователю токового сигнала, и экранных электродов, соединенных с источниками электрического напряжения, эквипотенциальным электроду воздействия и электроду измерения соответственно, отличающийся тем, что электрический конденсатор образован тремя пластинчатыми электродами: двумя наружными электродами воздействия, и внутренним электродом измерения, расположенным между наружными электродами воздействия с зазором относительно этих электродов, экранные электроды расположены по периметру каждого из электродов воздействия и электрода измерения, причем параметры электрического напряжения, подаваемого на экранные электроды, форма и взаимное расположение электродов воздействия и электрода измерения, с соответствующими экранными электродами отвечают условиям обеспечения ламинарного электрического поля в зоне измерения.

2. Первичный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что пластинчатые электроды выполнены произвольной формы, преимущественно в форме круглого или эллипсовидного диска.

3. Первичный преобразователь по п.2, отличающийся тем, что пластинчатые электроды образованы проводящей преимущественно металлической пленкой, нанесенной на пластины из диэлектрического материала, например стекла или керамики, а экранные электроды отделены от электродов воздействия и электродов измерения изолятором, выполненным травлением или проточкой.

4. Первичный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что пластинчатые электроды выполнены произвольной формы, преимущественно в форме многоугольника.

5. Первичный преобразователь по п.4, отличающийся тем, что пластинчатые электроды образованы проводящей преимущественно металлической пленкой, нанесенной на пластины из диэлектрического материала, например стекла или керамики, а экранные электроды отделены от электродов воздействия и электродов измерения изолятором, выполненным травлением или проточкой.

6. Первичный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что контролируемой средой является эмульсия, например жидкий нефтепродукт.

7. Первичный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что контролируемой средой является раствор, например, этилового спирта.

8. Первичный преобразователь по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что входит в состав системы преобразователей, распределенных по емкости заполненной контролируемой средой.