RU1784898C - Кондуктометр Ишкова - Google Patents

Abstract

Использование: аналитическое приборостроение . Сущность изобретени : кондуктометр содержит концентрические электроды, соединенные с измерительной схемой, и диэлектрические держатели электродов . Электроды выполнены сферическими , причем внешний выполнен решетчатым, а внутренний - с отверсти ми, в которых закреплены держатели. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике электрохимических анализов материалов. Оно может быть применено, например, дл  экспрессного анализа общей солености грунтовых вод в скважинах. При соответствующем исполнении его можно примен ть и дл  контрол  показател  активности ионов рН. Точность анализа предопредел етс  качеством исполнени  устройства и метода измерении . Экспрессность анализа определ етс - временем спуска датчика в скважину.

Известно устройство, которое представл ет собой два электрода в форме плоских решеток из линейных стержней. При этом стержни одного электрода перпендикул рны стержн м другого. Решетки параллельны друг другу и разделены диэлектриком , а сами включены в электрическую схему регистрации проводимости протекающей жидкости.

Недостатком устройства  вл етс  слаба  жесткость конструкции и неизбежное наличие массивного изол тора кольцевой формы. Деформаци  решетки снижает воспроизводимость измерени , Несущий изол тор между решетками при его больших габаритах будет иметь эффект пам ти свойств прошедшей жидкости и соответственно снижает экспрессность измерений.

Прототипом изобретени   вл етс  устройство , в котором используютс  коаксиальные токовые электроды. Действие устройство основано на изменении величины электрического сопротивлени  датчика при погружении его в исследуемую жидкость .

Прототипу присущи недостатки, которые ограничивают его метрологические качества: ограниченна  прозрачность внешнего электрода, слаба  жесткость внутреннего электрода и торца внешнего, наличие массивного изол тора с закрытого торца датчика. Массивный изол тор неизбежно будет обладать эффектом пам ти свойств предыдущей жидкости, особенна при ограниченной прозрачности внешнего электрода. Так называемый эффект засто . Открытый торец датчика будет хорошей ловушкой дл  вс ких посторонних предметов, которые всегда плавают на поверхности жидкости. Торцовые части электродов не зафиксированы конструктивно и при эксплуатации будут подвержены деформаци м , что существенно ограничивает воспроизводимость измерени . Больша 

«

fe

VI

00 Јь 00 Ю 00

материалоемкость датчика при спуске его в глубокую скважину потребует гибкой св зи большой прочности, что также создаст свою проблему.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчику придаетс  концентрическа  форма с точечной симметрией. При этом внешний электрод сферически решетчатый, а внутренний - шарообразный с отверсти ми, в который креп тс  изолирующие стержни. Чер%з верхний стёр жень проход т провода дл  подключени  электродов к измерительной схеме.

Сущность изобретени  состоит в точечной симметрии формы электродов датчика, котора  обеспечивает независимость его метрологических свойств от ориентации датчика в исследуемом пространстве и времени .

Отличие изобретени  от прототипа со- стоит в применении тонких изолирующих стержней между электродами и в большой прозрачности внешнего решетчатого электрода сферической формы.

На чертеже показано сечение датчика плоскостью, проход щей через центр электродов и оси изолирующих стержней.

Кондуктометр состоит из внутреннего 1 и внешнего 2 электродов, нижнего 3 и верхнего 4 изолирующих стержней, токоотвода 5 от внутреннего электрода и токоотвода 6 от внешнего электрода. Внутренний электрод 1 имеет вертикальное отверстие 7, внешний электрод 2 состоит из меридианов 8 и параллелей 9, шайб 10 и винта 11.

Действует кондуктометр следующим образом. Он погружаетс  в исследуемую жидкость до утоплени  внешнего электрода 2. Под действием приложенного напр жени  от измерительной схемы через токоотводы 5 и 6 между электродами 1 и 2 создаетс  электрическое поле, которое вынуждает все свободные (несв занные) электрические зар ды жидкости, наход щейс  в межэлектродном пространстве, двигатьс  в соответствии со своими знаками к соответствующим электродам, что приводит к по влению тока проводимости, который регистрируетс  измерительной схемой. Величина тока проводимости при фиксиро- ванной форме датчика однозначно характа- ризует свойства исследуемой жидкости, е частности ее общий солевой состав.

Проводимость датчика определ етс  по известной формуле

,,4л:у

G - ,

Ген

пар

а сопротивление соответственно

-

-

Гвн

4тгу

Гпар

где у-удельна  проводимость исследуемой жидкости.

При гПар Ц Гвн, где TJ кратность размеров электродов, сопротивление датчика примет вид

4 ЛГу Г Гвн

Таким образом, сопротивление датчика обратно пропорционально удельной проводимости исследуемой жидкости, величине внутреннего электрода. На основе этой формулы можно оптимизировать формфактор датчика дл  согласовани  его с входным сопротивлением измерительной схемы.

Конкретна  конструкци  датчика во многом будет зависеть от количества и масштаба производства. Материалы дл  датчика определ ютс  пол ризационными эффектами. Наиболее доступный материал дл  датчика - нихромова  проволока и нержавеюща  сталь, а наиболее качественный - чернена  платина. Материалами дл  изолирующих стержней могут служить тефлон, полиэтилен, фарфор, стекло , пластмассы и керамика.

При щ 1 формула дл  сопротивлени  датчика имеет вид

,-1

R (4 л у ген)

Это математическое доказательство ослаблени  вли ни  деформации внешнего электрода при эксплуатации датчика на его стабильность.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Кондуктометр, содержащий концентрические электроды, соединенные с измерительной схемой, диэлектрические держатели электродов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и точности измерений, электроды выполнены сферическими, причем внешний электрод выполнен решетчатым, а внутренний - с отверсти ми , в которых закреплены диэлектрические стержни-держатели, по крайней мере один из которых выполнен полым и в нем расположены провода дл  соединени  электрода с измерительной схемой.

   2

   4