RU2105969C1 - Device for measuring of electrical conductance of liquid media - Google Patents
Device for measuring of electrical conductance of liquid media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2105969C1 RU2105969C1 RU96100937A RU96100937A RU2105969C1 RU 2105969 C1 RU2105969 C1 RU 2105969C1 RU 96100937 A RU96100937 A RU 96100937A RU 96100937 A RU96100937 A RU 96100937A RU 2105969 C1 RU2105969 C1 RU 2105969C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- amplifier
- voltage transformer
- switch unit
- winding
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в океанологических исследованиях, для определения содержания растворенных в воде солей и примесей в системах тепловодоснабжения, контроля сточных вод. The invention relates to measuring technique and can be used in oceanological research, to determine the content of salts and impurities dissolved in water in heat supply systems, wastewater control.
Известно устройство для измерения электрической проводимости [1] состоящее из датчика, вулючающего в себя два тороидальных ферромагнитных магнитопровода, расположенных соосно, на одном из которых намотаны две идентичные обмотки: возбуждения и дополнительная, на другом обмотка измерительная, генератора синусоидального напряжения, усилителя с единичным коэффициентом усиления, милливольтметра. Обмотки возбуждения и дополнительная включены встречно, и их общий вывод соединен с выходом усилителя, вывод обмотки возбуждения соединен с выходом генератора и с инвертирующим входом усилителя. Вывод дополнительной обмотки соединен с неинвертирующим входом усилителя, один вывод измерительной обмотки соединен с входом милливольтметра, другой заземлен. Введение дополнительной обмотки и усилителя с единичным коэффициентом усиления, а также связей между ними и другими элементами устройства позволяет исключить влияние на результаты измерения активного сопротивления обмотки и тем самым снизить температурную погрешность измерения. A device for measuring electrical conductivity [1] is known consisting of a sensor that includes two toroidal ferromagnetic magnetic circuits arranged coaxially, on one of which two identical windings are wound: excitations and an additional, on the other measuring winding, a sinusoidal voltage generator, an amplifier with a unit coefficient gain millivoltmeter. The excitation windings and the auxiliary one are turned on in turn, and their common output is connected to the output of the amplifier, the output of the excitation winding is connected to the output of the generator and with the inverting input of the amplifier. The output of the additional winding is connected to the non-inverting input of the amplifier, one output of the measuring winding is connected to the input of the millivoltmeter, the other is grounded. The introduction of an additional winding and an amplifier with a unity gain, as well as the connections between them and other elements of the device, eliminates the influence on the measurement results of the active resistance of the winding and thereby reduces the temperature error of measurement.
Недостатки устройства заключаются в следующем. Усилитель в данном устройстве из-за неидеальности (наличие и нестабильность выходного сопротивления) сам является источником погрешности, и в ряде случаев, таких как стабильная температура или малое сопротивление жидкости, погрешность, вносимая усилителем, может превышать температурную погрешность. Трансформаторы размещены в параллельных плоскостях и могут взаимодействовать между собой по магнитному потоку, из-за чего в измерительной обмотке может индуцироваться дополнительный ток, не зависящий от проводимости жидкости. The disadvantages of the device are as follows. The amplifier in this device due to non-ideality (presence and instability of the output resistance) is itself a source of error, and in some cases, such as a stable temperature or low liquid resistance, the error introduced by the amplifier may exceed the temperature error. The transformers are placed in parallel planes and can interact with each other in magnetic flux, due to which an additional current, independent of the conductivity of the fluid, can be induced in the measuring winding.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство [2] содержащее тороидальный магнитопровод трансформатора напряжения, два идентичных тороидальных магнитопровода трансформаторов тока, заключенные в герметичный корпус, который выполнен с двумя идентичными каналами. Магнитопровод трансформатора напряжения охватывает одновременно оба канала, магнитопроводы трансформаторов тока охватывают по одному каналу. Магнитопровод трансформатора напряжения имеет первичную обмотку и две одинаковые вторичные обмотки, образованные жидкостными витками, которые одновременно являются первичными обмотками трансформаторов тока. Вторичными обмотками трансформаторов тока являются идентичные обмотки, включенные встречно и присоединенные к согласующему усилителю. Далее последовательно включены резонансный усилитель, фазовый детектор, широкополосный усилитель и регистратор. Closest to the invention in technical essence is a device [2] containing a toroidal magnetic circuit of a voltage transformer, two identical toroidal magnetic circuits of current transformers, enclosed in a sealed enclosure, which is made with two identical channels. The magnetic circuit of the voltage transformer covers both channels simultaneously, the magnetic circuits of the current transformers cover one channel. The magnetic core of the voltage transformer has a primary winding and two identical secondary windings formed by liquid turns, which are simultaneously primary windings of current transformers. The secondary windings of current transformers are identical windings connected in the opposite direction and connected to a matching amplifier. Next, a resonant amplifier, a phase detector, a broadband amplifier, and a recorder are connected in series.
В данном устройстве имеет место взаимодействие трансформаторов напряжения и тока по магнитному потоку, так как магнитопроводы этих трансформаторов размещены относительно друг друга в параллельных плоскостях, из-за чего в измерительных обмотках трансформаторов тока могут наводиться дополнительные токи, не зависящие от проводимости жидкости, и температурная погрешность, возникающая из-за температурной нестабильности активного сопротивления обмоток. In this device, the interaction of voltage and current transformers in magnetic flux takes place, since the magnetic cores of these transformers are placed relative to each other in parallel planes, which is why additional currents that are independent of the liquid conductivity and the temperature error can be induced in the measuring windings of current transformers arising due to temperature instability of the active resistance of the windings.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности и помехоустойчивости устройства за счет исключения влияния внешних электромагнитных полей, уменьшения влияния нестабильности активного сопротивления обмоток трансформаторов напряжения, исключения взаимодействия трансформаторов по магнитному потоку. The task to which the invention is directed is to increase the accuracy and noise immunity of the device by eliminating the influence of external electromagnetic fields, reducing the influence of instability of the active resistance of the voltage transformer windings, and eliminating the interaction of transformers in magnetic flux.
Задача решается за счет того, что в известное устройство, содержащее тороидальный магнитопровод трансформатора напряжения с обмоткой возбуждения, два идентичных магнитопровода трансформаторов тока с измерительными обмотками, генератор синусоидального напряжения и регистратор, дополнительно введены трансформатор напряжения и два трансформатора тока, полностью идентичные имеющимся соответственно и размещенные симметрично имеющимся, две дополнительные обмотки, размещенные на магнитопроводах трансформаторов напряжения, идентичные обмотки возбуждения, также введены два усилителя с единичными коэффициентами усиления, три суммирующих усилителя, компаратор, блок уставок, блок коммутаторов, причем магнитопроводы трансформаторов тока и напряжения расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, первый вывод дополнительной обмотки первого трансформатора напряжения присоединен к первому выводу блока коммутаторов, второй вывод дополнительной обмотки первого трансформатора напряжения присоединен к второму выводу блока коммутаторов и к неинвертирующему входу первого усилителя с единичным коэффициентом усиления, первый вывод дополнительной обмотки второго трансформатора напряжения присоединен к третьему выводу блока коммутаторов, второй вывод дополнительной обмотки второго трансформатора напряжения присоединен к четвертому выводу блока коммутаторов и к неинвертирующему входу второго усилителя с единичным коэффициентом усиления, первый вывод обмотки возбуждения первого трансформатора напряжения присоединен к первому выходу генератора синусоидального напряжения и к инвертирующему входу первого усилителя с единичным коэффициентом усиления, второй вывод обмотки возбуждения первого трансформатора напряжения присоединен к пятому выводу блока коммутаторов, первый вывод обмотки возбуждения второго трансформатора напряжения присоединен к второму выходу второго усилителя с единичным коэффициентом усиления, второй вывод обмотки возбуждения второго трансформатора напряжения присоединен к шестому выводу блока коммутаторов, выход первого усилителя с единичным коэффициентом усиления присоединен к седьмому выводу блока коммутаторов, выход второго усилителя с единичным коэффициентом усиления присоединен к восьмому выводу блока коммутаторов, девятый вывод блока коммутаторов заземлен, первые выводы измерительных обмоток первого и второго трансформаторов тока присоединены к входам первого суммирующего усилителя, первые выводы измерительных обмоток третьего и четвертого трансформаторов тока присоединены к входам второго суммирующего усилителя, свободные выводы измерительных обмоток заземлены, выходы первого и второго суммирующих усилителей подключены к входам третьего суммирующего усилителя, к выходу которого подключен первый вход регистратора и один вход компаратора, к другому входу компаратора подключен выход блока уставок, выход компаратора присоединен к управляющему входу блока коммутаторов и к второму входу регистратора. The problem is solved due to the fact that in a known device containing a toroidal magnetic circuit of a voltage transformer with an excitation winding, two identical magnetic circuits of current transformers with measuring windings, a sinusoidal voltage generator and a recorder, a voltage transformer and two current transformers are completely introduced, completely identical to those available, respectively, and placed symmetrically available, two additional windings located on the magnetic circuits of voltage transformers, identical excitation windings, two amplifiers with unit amplification factors, three summing amplifiers, a comparator, a setpoint block, a switch block are also introduced, the magnetic cores of the current and voltage transformers are located in mutually perpendicular planes, the first output of the additional winding of the first voltage transformer is connected to the first output of the switch block, the second terminal of the additional winding of the first voltage transformer is connected to the second terminal of the switch unit and to the non-inverting input of a unit amplifier with a unity gain, the first terminal of the additional winding of the second voltage transformer is connected to the third terminal of the switch block, the second terminal of the secondary winding of the second voltage transformer is connected to the fourth terminal of the switch block and to the non-inverting input of the second amplifier with unity gain, the first terminal of the field winding of the first a voltage transformer is connected to the first output of the sinusoidal voltage generator and to the inverting input the first amplifier with a unity gain, the second terminal of the field winding of the first voltage transformer is connected to the fifth output of the switch unit, the first terminal of the field coil of the second voltage transformer is connected to the second output of the second amplifier with unit gain, the second terminal of the field of the second voltage transformer is connected to the sixth terminal block of switches, the output of the first amplifier with a unity gain is connected to the seventh output of the block to mmutators, the output of the second amplifier with a unity gain is connected to the eighth output of the switch unit, the ninth output of the switch unit is grounded, the first conclusions of the measuring windings of the first and second current transformers are connected to the inputs of the first summing amplifier, the first conclusions of the measuring windings of the third and fourth current transformers are connected to the inputs the second summing amplifier, the free conclusions of the measuring windings are grounded, the outputs of the first and second summing amplifiers are connected s to the inputs of the third summing amplifier, whose output is connected to the first input of the registrar and the one input of a comparator, to another input of the comparator connected to the output setting unit, an output of the comparator is connected to the control input of the switch unit and to a second input of the recorder.
На фиг. 1, фиг. 2 приведена схема устройства. In FIG. 1, FIG. 2 shows a diagram of the device.
Устройство состоит из преобразователя, включающего в себя два тороидальных магнитопровода 1 трансформаторов напряжения, расположенных соосно и содержащих помимо обмоток возбуждения 2 дополнительные обмотки 3, полностью идентичные обмоткам возбуждения, четыре магнитопровода 4 трансформаторов тока, которые размещены в плоскостях, перпендикулярных плоскостям магнитопроводов трансформаторов напряжения, и содержат измерительные обмотки 5, заключенного в герметичный корпус 6 с симметричными каналами 7 генератора синусоидального напряжения 8, усилителей с единичным коэффициентом усиления 9, суммирующих усилителей 10, 11, блока коммутаторов 12, блока уставок 13, компаратора 14, регистратора 15, причем магнитопроводы трансформаторов тока 2 и напряжения 1 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, оба вывода каждой дополнительной обмотки 3 присоединены к блоку коммутаторов 12, один вывод к неинвертирующему входу соответствующего усилителя с единичным коэффициентом усиления 9, один вывод каждой обмотки возбуждения 2 подключен к блоку коммутаторов 12, другой соединен с генератором синусоидального напряжения 8 и инвертирующим входом соответствующего усилителя с единичным коэффициентами усиления 9, к одному входу компаратора 14 присоединен выход суммирующего усилителя 11, к другому входу компаратора 14 присоединен выход блока уставок 13, выход компаратора 14 соединен с блоком коммутаторов 12 и регистратором 15, один вывод коммутаторов 12 заземлен, к одному выводу каждой измерительной обмотки 5 подключены суммирующие усилители 10, другие выводы измерительных обмоток 5 заземлены, к выходу суммирующих усилителей 10 присоединен суммирующий усилитель 11, к выходу которого подключен регистратор 15. The device consists of a converter that includes two toroidal magnetic circuits 1 voltage transformers arranged coaxially and containing, in addition to field windings 2, additional windings 3 completely identical to the field windings, four magnetic circuits 4 of current transformers, which are placed in planes perpendicular to the planes of the voltage transformer magnetic cores, and contain measuring windings 5 enclosed in a sealed
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
С генератора 8 синусоидальное напряжение поступает на обмотки возбуждения 2 и дополнительные 3, соединенные последовательно через блок коммутаторов 12 и образующие результирующую обмотку возбуждения. В каналах 7 возникают равные по величине токи, которые наводят равные по величине ЭДС в измерительных обмотках 5. Токи измерительных обмоток 5 усиливаются и суммируются усилителями 10. При этом ЭДС, наведенные в измерительных обмотках 5 внешними электромагнитными полями, взаимно вычитаются, что обеспечивает высокую помехоустойчивость. Выходные токи усилителей 10 усиливаются и суммируются усилителем 11, выходной ток усилителя 11, величина которого пропорциональна электрической проводимости жидкости, подается на регистратор 15 и на компаратор 14. From the generator 8, a sinusoidal voltage is supplied to the field windings 2 and additional 3, connected in series through the block of switches 12 and forming the resulting field winding. In
Последовательное включение обмоток возбуждения и дополнительной позволяет за счет увеличения числа витков уменьшить отношение активной составляющей полного сопротивления результирующих обмоток к индуктивной составляющей и, следовательно, уменьшить влияние активного сопротивления обмоток на результат измерения. The sequential inclusion of the field windings and the additional one allows, by increasing the number of turns, to reduce the ratio of the active component of the total resistance of the resulting windings to the inductive component and, therefore, to reduce the effect of the active resistance of the windings on the measurement result.
В компараторе происходит сравнение выходного тока суммирующего усилителя 11 с током блока уставок 13 и, если величина выходного тока суммирующего усилителя 11 меньше величины тока блока уставок 13, компаратор формирует сигнал, который подается на блок коммутаторов 12 и на регистратор 15. В блоке коммутаторов изменяется состояние переключателей и с генератора 8 синусоидальное напряжение поступает только на обмотки возбуждения 2. При этом в дополнительных обмотках 3 наводятся ЭДС, равные падениям напряжений на индуктивной составляющей полного сопротивления обмоток возбуждения 2. Напряжения с обмоток возбуждения 2 и с дополнительных 3 подаются на входы соответствующих усилителей с единичным коэффициентом усиления 9, на выходах которых появляются напряжения, равные падениям напряжений на активных сопротивлениях обмоток возбуждения 2. Эти напряжения через блок коммутаторов прикладываются к общим выводам соответствующих обмоток возбуждения 2 и дополнительных 3, компенсируя влияние активных сопротивлений обмоток возбуждения 2. При этом увеличивается в 2 раза коэффициент преобразования, т.к. за счет уменьшения числа витков обмоток возбуждения 2 трансформаторов напряжения наводимые в жидкостных витках токи увеличиваются в два раза. Сигнал, поданный с выхода компаратора 14 на регистратор 15, корректирует показания регистратора 15 с учетом изменения коэффициента преобразования устройства. Токи, индуцированные в жидкостных витках и, следовательно, в измерительных обмотках трансформаторов тока, не зависят от активного сопротивления обмоток трансформаторов напряжения. The comparator compares the output current of the summing amplifier 11 with the current of the setpoint unit 13 and, if the output current of the summing amplifier 11 is less than the current value of the setpoint unit 13, the comparator generates a signal that is fed to the block of switches 12 and to the registrar 15. In the block of switches, the state changes switches and from the generator 8, the sinusoidal voltage is supplied only to the field winding 2. In this case, an additional EMF equal to the voltage drops on the inductive component of the total the resistance of the field windings 2. The voltages from the field windings 2 and 3 are supplied to the inputs of the respective amplifiers with a unit gain of 9, the outputs of which produce voltages equal to the voltage drops across the active resistances of the field windings 2. These voltages are applied to the common terminals through the switch block the corresponding field windings 2 and additional 3, compensating for the influence of the active resistances of the field windings 2. At the same time, the conversion coefficient increases 2 times Bani, because by reducing the number of turns of the field windings of the 2 voltage transformers, the currents induced in the liquid turns are doubled. The signal supplied from the output of the comparator 14 to the registrar 15, corrects the readings of the registrar 15 taking into account changes in the conversion coefficient of the device. The currents induced in the liquid turns and, therefore, in the measuring windings of current transformers, do not depend on the active resistance of the windings of voltage transformers.
Таким образом, при высокой электрической поверхности исследуемой жидкости уменьшение влияния активного сопротивления обмоток трансформаторов напряжения осуществляется путем увеличения числа витков обмоток возбуждения трансформаторов напряжения. При этом исключается влияние на результат измерения параметров усилителя. При малой электрической проводимости жидкости (когда необходимо увеличить коэффициент преобразования) уменьшение влияния активного сопротивления обмоток трансформаторов напряжения осуществляется электронным способом путем включения усилителей с единичными коэффициентами усиления и увеличивается коэффициент преобразования за счет уменьшения числа витков обмоток возбуждения трансформаторов напряжения. Thus, with a high electrical surface of the liquid under investigation, the influence of the active resistance of the voltage transformer windings is reduced by increasing the number of turns of the excitation windings of voltage transformers. This eliminates the influence on the measurement result of the parameters of the amplifier. With low electrical conductivity of the liquid (when it is necessary to increase the conversion coefficient), the influence of the active resistance of the voltage transformer windings is reduced electronically by switching on amplifiers with unit amplification factors and the conversion coefficient is increased by reducing the number of turns of the excitation windings of voltage transformers.
Данное устройство обладает следующими преимуществами. This device has the following advantages.
1) По сравнению с аналогами устройство обладает повышенной помехоустойчивостью, т. к. ЭДС, наводимые в обмотках внешними элетромагнитными полями, взаимно вычитаются в суммирующих усилителях и не влияют на результат измерения. 1) Compared with analogs, the device has increased noise immunity, since the EMF induced in the windings by external electromagnetic fields are mutually subtracted in the summing amplifiers and do not affect the measurement result.
2) По сравнению с прототипом устройство обладает повышенной точностью за счет исключения взаимодействия трансформаторов напряжения и тока по магнитному потоку и, таким образом, исключения индукции в измерительных обмотках трансформаторов тока токов, не зависящих от проводимости жидкости, путем размещения трансформаторов тока и напряжения во взаимно перпендикулярных плоскостях, а также за счет уменьшения влияния на результат измерения температурной нестабильности активного сопротивления обмоток трансформаторов напряжения, причем, в отличие от известных устройств, в данном устройстве выбор способа уменьшения влияния на результат измерения температурной нестабильности активного сопротивления обмоток трансформаторов напряжения осуществляется автоматически в зависимости от значения измеряемой величины. 2) Compared with the prototype, the device has increased accuracy by eliminating the interaction of voltage and current transformers in magnetic flux and, thus, eliminating the induction in the measuring windings of current transformers of currents that are independent of the conductivity of the liquid by placing current and voltage transformers in mutually perpendicular planes, as well as by reducing the influence on the result of measuring temperature instability of the active resistance of the windings of voltage transformers, moreover, in Unlike known devices, in this device, the choice of a method for reducing the influence on the result of measuring temperature instability of the active resistance of the voltage transformer windings is carried out automatically, depending on the value of the measured value.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1138762, кл. C 01 R 27/02, 1985.Sources of information
1. USSR author's certificate N 1138762, cl. C 01 R 27/02, 1985.
2. Авторское свидетельство СССР N 748214, кл. C 01 N 27/02, 1980 (прототип). 2. Copyright certificate of the USSR N 748214, cl. C 01 N 27/02, 1980 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96100937A RU2105969C1 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Device for measuring of electrical conductance of liquid media |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96100937A RU2105969C1 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Device for measuring of electrical conductance of liquid media |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2105969C1 true RU2105969C1 (en) | 1998-02-27 |
RU96100937A RU96100937A (en) | 1998-03-20 |
Family
ID=20175851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96100937A RU2105969C1 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Device for measuring of electrical conductance of liquid media |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2105969C1 (en) |
-
1996
- 1996-01-16 RU RU96100937A patent/RU2105969C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2108587C1 (en) | Current intensity measuring transducer | |
US4278940A (en) | Means for automatically compensating DC magnetization in a transformer | |
US5459395A (en) | Reduced flux current sensor | |
JP2829521B2 (en) | Current detector | |
US20100301836A1 (en) | Device for measuring the intensity of an electric current and electric appliance including such device | |
JPH0829456A (en) | Current sensor based on compensation principle | |
US4963818A (en) | Current sensor having an element made of amorphous magnetic metal | |
RU2105969C1 (en) | Device for measuring of electrical conductance of liquid media | |
EP0278635B1 (en) | Negative feedback power supply apparatus | |
RU2079851C1 (en) | Device for measuring electric conductivity of liquids | |
RU5260U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
SU911356A1 (en) | Galvano-magnetic measuring converter of power | |
JPS6385462A (en) | Current measuring instrument | |
RU2035046C1 (en) | Rectifier that measures voltage level | |
SU1597755A1 (en) | D.c.transformer | |
Beard | 100: 1 step-up amplifier-aided two-stage current transformer with small ratio errors at 60 Hz | |
SU842659A1 (en) | Device for measuring low-magnetic substance magnetic susceptibility | |
SU1182422A1 (en) | Measuring direct current converter | |
SU1624547A1 (en) | Transformer for measurement of current | |
SU1285386A1 (en) | Device for reproducing values of high d.c.currents | |
WO1993026089A1 (en) | Isolated error-amplifying control circuitry | |
SU1265627A1 (en) | Device for contactless measurement of current intensity | |
SU1550401A1 (en) | Conductivity apparatus | |
SU1631451A1 (en) | Direct current measuring device | |
SU1499271A1 (en) | Precision meter of electric conductance of liquids |