RU122777U1 - DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID Download PDFInfo
- Publication number
- RU122777U1 RU122777U1 RU2012120452/28U RU2012120452U RU122777U1 RU 122777 U1 RU122777 U1 RU 122777U1 RU 2012120452/28 U RU2012120452/28 U RU 2012120452/28U RU 2012120452 U RU2012120452 U RU 2012120452U RU 122777 U1 RU122777 U1 RU 122777U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- winding
- conductivity
- liquid
- transformer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Устройство для измерения электропроводности жидкости, содержащее генератор синусоидального напряжения, питающий трансформатор с обмоткой возбуждения, измерительный трансформатор с измерительной обмоткой, замкнутый виток из исследуемой жидкости, охватывающий сердечники обоих трансформаторов, отличающееся тем, что в него включены фазочувствительный нуль-орган, дополнительные компенсационные многосекционные обмотки, ключи, магазин проводимостей, схема управления, причем генератор синусоидального напряжения соединен с обмоткой возбуждения питающего трансформатора, к секциям компенсационных обмоток через ключи подключен магазин проводимостей, к входу которого подсоединена схема управления, которая подключена к фазочувствительному нуль-органу, на вход которого подключены измерительная обмотка измерительного трансформатора и генератор синусоидального напряжения, а ключи, соединяющие магазин проводимостей с секциями компенсационных обмоток, также подсоединены к схеме управления.A device for measuring the electrical conductivity of a liquid, containing a sinusoidal voltage generator, a supply transformer with an excitation winding, a measuring transformer with a measuring winding, a closed loop from the test liquid, covering the cores of both transformers, characterized in that it includes a phase-sensitive zero-organ, additional compensation multisection windings , keys, a store of conductivity, a control circuit, moreover, a sinusoidal voltage generator is connected to the excitation winding of the supply transformer, a store of conductivity is connected to the sections of the compensation windings through the keys, to the input of which a control circuit is connected, which is connected to a phase-sensitive zero-element, to the input of which the measuring the instrument transformer winding and the sinusoidal voltage generator, and the keys connecting the conductivity store with the compensation winding sections are also connected to the control circuit.
Description
Полезная модель относится к области электроизмерений и может быть использована для измерения электропроводности жидких сред.The utility model relates to the field of electrical measurements and can be used to measure the electrical conductivity of liquid media.
Известно устройство для измерения электропроводности жидкости, содержащее источник переменного напряжения, питающий трансформатор с обмоткой возбуждения, измерительный трансформатор с измерительной обмоткой, подключенной к измерительной схеме, петлю из электропроводящего материала, охватывающую оба сердечника трансформаторов, замкнутый виток из электропроводной жидкости, схему сравнения и сумматор, причем на схеме сравнения сравниваются (вычитаются) сигнал возбуждения, поступающий на возбуждающую обмотку, и сигнал, поступающий от петли, охватывающей оба сердечника, а на сумматоре суммируются сигнал с выхода сравнения, при этом выход сумматора соединен с обмоткой возбуждения [Авторское свидетельство СССР №1427272, кл. О01N 27/02, 1984].A device for measuring the electrical conductivity of a liquid, containing an AC voltage source, a supply transformer with an excitation winding, a measuring transformer with a measuring winding connected to the measuring circuit, a loop of electrically conductive material covering both transformer cores, a closed coil of electrically conductive liquid, a comparison circuit and an adder, moreover, the comparison circuit compares (subtracts) the excitation signal supplied to the exciting winding and the signal received from loops covering both cores, and the signal from the comparison output is summed on the adder, while the adder output is connected to the excitation winding [USSR Author's Certificate No. 1427272, cl. O01N 27/02, 1984].
В данном устройстве существует погрешность, связанная с изменением напряжения генератора, компенсация динамической погрешности возможна лишь при определенных коэффициентах передачи сумматора и схемы сравнения, что затрудняет регулирование в необходимых пределах напряжения, действующего в обмотке возбуждения (например, для установки различных диапазонов чувствительности).In this device, there is an error associated with a change in the voltage of the generator, compensation of the dynamic error is possible only with certain transfer coefficients of the adder and the comparison circuit, which makes it difficult to regulate the voltage within the field winding within the necessary limits (for example, to set different sensitivity ranges).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является кондуктометр, состоящий из генератора синусоидального напряжения, питающего трансформатора с обмоткой возбуждения, измерительного трансформатора с измерительной обмоткой, петли из электропроводящего материала и замкнутого витка из исследуемой жидкости, охватывающего сердечники обоих трансформаторов, первого и второго пиковых детекторов, схемы сравнения, усилителя напряжения, измерительной схемы, аттенюатора, усилителя мощности, источника опорного напряжения и регулятора, причем петля через первый пиковый детектор, измерительную схему, регулятор и аттенюатор введена в цепь обратной связи генератора, обмотка питающего трансформатора соединена с генератором через усилитель мощности и аттенюатор, а обмотка измерительного трансформатора соединена с измерительным прибором через усилитель напряжения и второй пиковый детектор [Авторское свидетельство РФ №2079851, кл. G01R 27/22].The closest in technical essence to the proposed utility model is a conductometer consisting of a sinusoidal voltage generator, a supply transformer with an excitation winding, a measuring transformer with a measuring winding, a loop of electrically conductive material and a closed loop of the test fluid, covering the cores of both transformers, the first and second peak detectors, comparison circuits, voltage amplifier, measuring circuit, attenuator, power amplifier, reference source voltage and regulator, and the loop through the first peak detector, measuring circuit, regulator and attenuator is introduced into the generator feedback circuit, the supply transformer winding is connected to the generator through a power amplifier and attenuator, and the measuring transformer winding is connected to the measuring device through a voltage amplifier and a second peak detector [Author's certificate of the Russian Federation No. 2079851, cl. G01R 27/22].
Для реализации данного устройства требуется особо стабильный регулятор переменного напряжения, который позволяет одновременно поддерживать постоянными амплитуду, форму и частоту генерируемого напряжения. Изменение одного из этих параметров приводит к искажению результатов измерений. Например, непостоянство амплитуды генерируемого напряжения приводит к появлению погрешности порядка 5%. Кроме того, сказывается изменение магнитной проницаемости сердечников трансформаторов под действием температуры. Если даже выбрать термостабильный феррит 2000НМ3, то изменение температуры на 10°С приведет к изменению магнитной проницаемости на 2%, что влияет на индуктивности обмоток, а следовательно на результат измерений.The implementation of this device requires a particularly stable AC voltage regulator, which allows you to simultaneously maintain constant the amplitude, shape and frequency of the generated voltage. Changing one of these parameters leads to a distortion of the measurement results. For example, the variability of the amplitude of the generated voltage leads to the appearance of an error of the order of 5%. In addition, the change in the magnetic permeability of the transformer cores under the influence of temperature affects. Even if you select thermostable ferrite 2000НМ3, then a temperature change of 10 ° C will lead to a change in magnetic permeability of 2%, which affects the inductance of the windings, and therefore the measurement result.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения, питающий трансформатор с обмоткой возбуждения, измерительный трансформатор с измерительной обмоткой и замкнутый виток из исследуемой жидкости, охватывающий сердечники обоих трансформаторов, введены фазочувствительный нуль-орган, дополнительные компенсационные многосекционные обмотки, ключи, магазин проводимостей и схема управления.The essence of the proposed utility model consists in the fact that a phase-sensitive zero-organ, additional compensation multi-sectional windings are introduced into the device containing a sinusoidal voltage generator, a supply transformer with an excitation winding, a measuring transformer with a measuring winding and a closed loop of the test fluid covering the cores of both transformers , keys, conductivity store and control circuit.
При этом генератор соединен с обмоткой возбуждения питающего трансформатора, к секциям компенсационных обмоток через ключи подключен магазин проводимостей, к входу которого подсоединена схема управления, которая подключена к фазочувствительному нуль-органу, на вход которого подключены измерительная обмотка измерительного трансформатора и генератор. Ключи, соединяющие магазин проводимостей с секциями компенсационных обмоток, также подсоединены к схеме управления.In this case, the generator is connected to the excitation winding of the supply transformer, the conductivity store is connected to the sections of the compensation windings through the keys, to the input of which a control circuit is connected, which is connected to a phase-sensitive zero-organ, to the input of which the measuring winding of the measuring transformer and the generator are connected. The keys connecting the conductivity store to sections of the compensation windings are also connected to the control circuit.
В целом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить точность, расширить пределы измерений, а также улучшить динамические свойства устройства.In general, the proposed utility model allows to increase accuracy, expand the limits of measurements, and also improve the dynamic properties of the device.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1. Устройство для измерения электропроводности жидкости состоит из генератора синусоидальных сигналов 1, обмотки возбуждения 2, питающего трансформатора 3, замкнутого витка из электропроводящей исследуемой жидкости 4, измерительного трансформатора 5, измерительной обмотки 6, фазочувствительного нуль-органа 7, секций компенсационных обмоток 8, 9, 10, 11, ключей 12, 13, 14, 15, схемы управления 16, магазина проводимостей 17.The essence of the utility model is illustrated in figure 1. A device for measuring the electrical conductivity of a liquid consists of a sinusoidal signal generator 1, an excitation winding 2, a supply transformer 3, a closed loop of an electrically conductive test fluid 4, a measuring transformer 5, a measuring winding 6, a phase-sensitive zero-organ 7, sections of the compensation windings 8, 9, 10 , 11, keys 12, 13, 14, 15, control circuits 16, conductivity store 17.
Устройство работает следующим образом. Напряжения от генератора 1 поступает на обмотку возбуждения 2 питающего трансформатора 3. При этом в жидкостном витке 4 и компенсационной обмотке наводятся ЭДС. ЭДС, действующая в жидкостном витке 4, вызывает ток, величина которого зависит от электропроводности жидкости и который индуцирует в измерительной обмотке 6 измерительного трансформатора 5 напряжение. ЭДС, действующая в компенсационной обмотке, вызывает ток, величина которого зависит от выбранной проводимости в магазине проводимостей. Жидкостной виток и компенсационная обмотка включены так, что напряжения, индуцируемые в измерительной обмотке, имеют разные знаки. В результате работы схемы управления на измерительной обмотке достигается нулевое напряжение. Фазочувствительный нуль-орган с помощью схемы управления изменяет значение магазина проводимостей и положение ключей до тех пор, пока напряжение на измерительной обмотке не будет равно нулю. Код, вырабатываемый схемой управления, который подается на магазин и на ключи, является выходным сигналом, который определяет проводимость жидкостного витка. Рассмотрим работу прибора на схеме (фиг.2):The device operates as follows. The voltage from the generator 1 is supplied to the excitation winding 2 of the supply transformer 3. In this case, an EMF is induced in the liquid coil 4 and the compensation winding. The EMF acting in the liquid coil 4 causes a current, the value of which depends on the electrical conductivity of the liquid and which induces a voltage in the measuring winding 6 of the measuring transformer 5. The EMF acting in the compensation winding causes a current whose value depends on the selected conductivity in the conductivity store. The liquid coil and the compensation winding are included so that the voltages induced in the measuring winding have different signs. As a result of the operation of the control circuit on the measuring winding, zero voltage is achieved. Using a control circuit, the phase-sensitive null organ changes the value of the conductivity magazine and the position of the keys until the voltage across the measuring winding is zero. The code generated by the control circuit, which is supplied to the store and to the keys, is an output signal that determines the conductivity of the liquid coil. Consider the operation of the device in the diagram (figure 2):
Система уравнений, описывающих работу схемыThe system of equations describing the operation of the circuit
где U1 - напряжение источника питания;where U 1 is the voltage of the power source;
U2 - напряжение в измерительной обмотке измерительного трансформатора;U 2 - voltage in the measuring winding of the measuring transformer;
I1 - ток в возбуждающей обмотке питающего трансформатора;I 1 - current in the exciting winding of the supply transformer;
Iх - ток в жидкостном витке;I x - current in a liquid loop;
Id - ток в компенсирующей обмотке;I d is the current in the compensating winding;
L1 - индуктивность возбуждающей катушки;L 1 is the inductance of the exciting coil;
Lx - индуктивность жидкостного витка;L x is the inductance of the liquid loop;
Ld - индуктивность компенсирующей обмотки;L d is the inductance of the compensating winding;
M12 - взаимная индуктивность возбуждающей обмотки и жидкостного витка;M 12 is the mutual inductance of the exciting winding and the liquid coil;
М23 - взаимная индуктивность измерительной обмотки и жидкостного витка;M 23 - mutual inductance of the measuring winding and the liquid coil;
M14 - взаимная индуктивность возбуждающей и компенсирующей обмоток;M 14 - mutual inductance of the exciting and compensating windings;
М34 - взаимная индуктивность измерительной и компенсирующей обмоток;M 34 - mutual inductance of the measuring and compensating windings;
Rx - сопротивление жидкостного витка;R x is the resistance of the liquid loop;
Rd - сопротивление компенсирующей обмотки;R d is the resistance of the compensating winding;
ω - частота гармонических синусоидальных колебаний.ω is the frequency of harmonic sinusoidal oscillations.
Выразим токи Id и Ix уравнений (2) и (3):Express the currents I d and I x equations (2) and (3):
в момент, когда напряжение на выходе U2=0, из уравнения (4) получаем:at the moment when the output voltage U 2 = 0, from equation (4) we obtain:
отсюдаfrom here
Из уравнений (5), (6), (8) получаем зависимость между сопротивлениями при напряжении на измерительной обмотке U2=0:From equations (5), (6), (8) we obtain the relationship between the resistances at the voltage across the measuring winding U 2 = 0:
Заменив Gx нa и Gd на , где Gx, Gd - проводимость жидкостного витка и проводимость из магазина проводимостей, получим:Replacing G x with and G d on where G x , G d is the conductivity of the liquid coil and the conductivity from the conductivity store, we obtain:
Учитывая, что <<1 и <<1, можно вывести зависимость между Gx и Gd:Given that << 1 and << 1, we can deduce the relationship between G x and G d :
в уравнении (12) М23, М12=М, так как возбуждающая и измерительная обмотки трансформаторов имеют одинаковое количество витков, а жидкостной виток является общим для питающего и измерительного трансформаторов. Взаимная индуктивность между обмоткой трансформатора (возбуждающей или измерительной) и витком компенсационной обмотки равна взаимной индуктивности между обмоткой трансформатора и жидкостным витком, так как индуктивность жидкостного витка и витка компенсационной обмотки равны, а индуктивности измерительной и возбуждающей обмоток содержат постоянное число витков. Отсюда следует in equation (12) M 23 , M 12 = M, since the exciting and measuring windings of the transformers have the same number of turns, and the liquid round is common for the supply and measuring transformers. The mutual inductance between the transformer winding (excitation or measuring) and the compensation coil is equal to the mutual inductance between the transformer winding and the liquid coil, since the inductance of the liquid coil and the compensation winding are equal, and the inductances of the measuring and exciting windings contain a constant number of turns. this implies
где N1 и N2 число витков в дополнительных обмотках, подключенных через ключи к магазину проводимостей. Получаем уравнениеwhere N 1 and N 2 are the number of turns in the additional windings connected via keys to the conductivity store. We get the equation
из него следуетfollows from it
Уравнение (16) объясняет главное преимущество данного устройства - отсутствие таких факторов, влияющих на погрешность прибора, как амплитуда, частота, форма генерируемого напряжения и температура трансформаторов.Equation (16) explains the main advantage of this device - the absence of factors affecting the error of the device, such as amplitude, frequency, shape of the generated voltage and temperature of the transformers.
Исходя из уравнения (16), можно однозначно определить проводимость жидкостного витка.Based on equation (16), we can uniquely determine the conductivity of the liquid coil.
где σх - удельная электрическая проводимость, k - постоянная электролитической ячейки.where σ x is the electrical conductivity, k is the constant of the electrolytic cell.
Как видно из формулы (16), добиться нулевого напряжения на обмотке можно не только изменением проводимости магазина, но и изменением числа витков дополнительных компенсационных обмоток. Как видно, введение многосекционных компенсационных обмоток позволяет расширить пределы измерений электропроводности жидкости.As can be seen from formula (16), it is possible to achieve zero voltage on the winding not only by changing the conductivity of the store, but also by changing the number of turns of additional compensation windings. As you can see, the introduction of multi-sectional compensation windings allows you to expand the range of measurements of the electrical conductivity of the liquid.
Фазочувствительный нуль-орган определяет направление изменения проводимости, что позволяет улучшить динамические свойства устройства, что очень важно для измерения проводимости в потоке жидкости, где проводимость может меняться в значительных пределах и с большой скоростью. Схема управления вырабатывает сигналы для управлениямагазином проводимостей и ключами, которые соединяют секции компенсационных обмоток с магазином проводимостей. На выходе схемы управления формируется код, соответствующий значению проводимостей магазина и положению ключей. Схема управления позволяет автоматизировать процесс измерения, что улучшает динамические свойства и расширяет пределы измерений. Магазин проводимостей позволяет менять свою проводимость в достаточно широких пределах и является рабочим эталоном. Его качества в значительной мере определяют метрологические свойства устройства. Ключи, управляемые схемой управления, подключают магазин проводимостей к секциям компенсационных обмоток. Их наличие позволяет повысить пределы измерений. Многосекционные обмотки позволяют расширить пределы измерений электропроводимости жидких сред.The phase-sensitive null-organ determines the direction of the change in conductivity, which allows to improve the dynamic properties of the device, which is very important for measuring the conductivity in a fluid flow, where the conductivity can vary significantly and at high speed. The control circuit generates signals to control the conductivity store and the keys that connect the sections of the compensation windings to the conductivity store. At the output of the control circuit, a code is generated corresponding to the value of the store conductivity and the position of the keys. The control scheme allows you to automate the measurement process, which improves dynamic properties and extends the measurement range. The conductivity store allows you to change its conductivity over a wide range and is a working standard. Its qualities largely determine the metrological properties of the device. The keys controlled by the control circuit connect the conductivity store to sections of the compensation windings. Their presence allows to increase the limits of measurements. Multi-sectional windings allow you to expand the range of measurements of the electrical conductivity of liquid media.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120452/28U RU122777U1 (en) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120452/28U RU122777U1 (en) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU122777U1 true RU122777U1 (en) | 2012-12-10 |
Family
ID=49256154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012120452/28U RU122777U1 (en) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU122777U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582496C1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for measuring conductive liquids |
-
2012
- 2012-05-17 RU RU2012120452/28U patent/RU122777U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582496C1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for measuring conductive liquids |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104714099B (en) | A kind of method for the measurement large-scale power transformer D.C. resistance that exceeds the speed limit | |
CN103207379A (en) | Method and device for measuring direct current magnetic bias error characteristics of current transformer | |
Mohns et al. | A wideband current transformer bridge | |
CN106645863A (en) | Voltage sensor based on dual fluxgates | |
Hui et al. | A new design of inductive conductivity sensor for measuring electrolyte concentration in industrial field | |
Yang et al. | A new compact fluxgate current sensor for AC and DC application | |
GB424810A (en) | Method of testing current transformers | |
Mester et al. | Development and drift-analysis of a modular electromagnetic induction system for shallow ground conductivity measurements | |
McNeill et al. | High-fidelity low-cost electronic current sensor for utility power metering | |
RU122777U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
CN203287514U (en) | Current transformer DC magnetic bias error characteristic measuring device | |
Chen et al. | Reference system for current sensor calibrations at power frequency and for wideband frequencies | |
Prochazka et al. | Impulse current transformer with a nanocrystalline core | |
Harrison et al. | An impedance magnetometer | |
CN102645642B (en) | Temperature property testing device of amorphous metal fibers | |
Cataliotti et al. | Characterization of clamp-on current transformers under nonsinusoidal conditions | |
CN106019072B (en) | The measurement method of Rogowski coil lumped parameter | |
RU143663U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
Aristoy et al. | Measuring system for calibrating high voltage instrument transformers at distorted waveforms | |
CN103901368A (en) | Magnetic parameter measuring device for magnetic material | |
Callegaro et al. | Self-compensating networks for four-terminal-pair impedance definition in current comparator bridges | |
Grandi et al. | Magnetic-field transducer based on closed-loop operation of magnetic sensors | |
Pshenichnikov | A mutual-inductance bridge for analysis of magnetic fluids | |
RU2327977C2 (en) | Device for measurement of fluid electrical conductivity | |
Setiadi et al. | Inductance analyzer based on auto-balanced circuit for precision measurement of fluxgate impedance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130518 |