RU2209421C2

RU2209421C2 - Facility measuring conduction of liquid media

Info

Publication number: RU2209421C2
Application number: RU2001109119/28A
Authority: RU
Inventors: Д.Е. Кривобоков; П.И. Госьков; В.Н. Седалищев; В.А. Мациевский; Б.С. Первухин
Original assignee: ЗАО "Сибпромприбор"
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2003-07-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: facility includes generator 1 of electric oscillations connected with output to first leads-out of communication elements 2 and 3, lead-out b of detector 13 of asynchronous mode. Communication element 2 is connected with second lead-out to second input of measurement circuit 6 which inductance is measurement winding 9 and with first input connected to first lead-out of HF amplifier 4 that is connected with second output to detector 13 of asynchronous mode. Communication element 3 is connected with second lead-out to second input of comparison circuit 7 which inductance is compensation winding 10 and with first input connected to first output of HF amplifier 5 which is connected with second output to input d of detector 13 of asynchronous mode connected with input a, outputs e and f correspondingly to fourth output, first and second inputs of control unit 14 coupled with third output to input controlling amplitude of generator 1. Control unit 14 is connected with first output to input of controllable element 15 connected with second output to input of meter 16 and element 15 is connected to compensation winding 11. EFFECT: enhanced sensitivity of measurement converter due to amplification of measurement signal at stage of primary conversion of measured value to information signal. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение при физико-химическом анализе свойств материалов по их удельной электропроводности, а также может быть использовано для контроля состояния жидких или пульпообразных технологических сред химических производств. The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in physicochemical analysis of the properties of materials according to their electrical conductivity, and can also be used to monitor the state of liquid or pulp-like technological environments of chemical industries.

Известно устройство для измерения электропроводности жидких сред. Известный измерительный преобразователь электропроводности растворов содержит генератор качающей частоты и два последовательно соединенных контура, к одному из которых подключен емкостный датчик. Снятые с контуров напряжения детектируются и сравниваются [1]. A device for measuring the electrical conductivity of liquid media. A known measuring transducer of conductivity of solutions contains a pumping frequency generator and two series-connected circuits, one of which is connected to a capacitive sensor. The voltages taken from the circuits are detected and compared [1].

Недостаток измерителя электропроводности растворов применение - емкостного датчика, который в условиях загрязненных сред мало чем отличается по точности от контактного двухэлектродного датчика. Кроме того, емкостный датчик в погружном исполнении практически не применяется из-за очень малой электролитической постоянной. The disadvantage of the solution conductivity meter is the use of a capacitive sensor, which in conditions of contaminated media differs little in accuracy from a contact two-electrode sensor. In addition, the capacitive sensor in the submersible design is practically not used due to the very small electrolytic constant.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемому изобретению является устройство для измерения электропроводности, содержащее измерительный и сравнительный контуры, подключенные через коммутатор к усилителю высокой частоты, образующие автогенератор, выход которого через амплитудный детектор, первый усилитель и управляемый элемент соединен со сравнительным контуром и измерителем, фазовый детектор и второй усилитель, причем первый вход фазового детектора соединен со вторым входом коммутатора, а второй вход фазового детектора соединен с выходом первого усилителя [2]. The closest in technical essence (prototype) to the proposed invention is a device for measuring electrical conductivity, containing measuring and comparative circuits connected through a switch to a high-frequency amplifier, forming a self-oscillator, the output of which through an amplitude detector, a first amplifier and a controlled element is connected to the comparative circuit and a meter, a phase detector and a second amplifier, and the first input of the phase detector is connected to the second input of the switch, and the second input of the phases the second detector is connected to the output of the first amplifier [2].

Недостатком описанного устройства является низкая чувствительность измерений, обусловленная применением линейного режима первичного преобразования измеряемой величины в информационный сигнал, не позволяющего усилить сигнал на этом этапе преобразований. The disadvantage of the described device is the low sensitivity of the measurements, due to the use of the linear mode of the primary conversion of the measured value into an information signal, which does not allow amplifying the signal at this stage of the transformation.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерительного преобразователя. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the measuring transducer.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для измерения электропроводности жидких сред, содержащее измерительный и сравнительный контуры, подключаемые поочередно к усилителю высокой частоты и образующие автогенератор, управляемый элемент, соединенный со сравнительным контуром и измерителем, дополнительно введены генератор электрических колебаний, выходом соединенный с первым выводом первого элемента связи, первым выводом второго элемента связи, вторым входом детектора асинхронного режима, а входом управления амплитудой соединенный с третьим выходом блока управления, второй вывод первого элемента связи соединен с входом первого усилителя высокой частоты, второй вывод второго элемента связи соединен с входом второго усилителя высокой частоты, первым выходом соединенного с первым входом сравнительного колебательного контура, вторым выходом подключенного к четвертому входу детектора асинхронного режима, первый вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, третьим входом подключенного к второму выходу первого усилителя высокой частоты, а первым и вторым выходами связанного соответственно с первым и вторым входами блока управления, первым выходом подключенного к входу управляемого элемента, а вторым выходом соединенного с измерителем, компенсационная обмотка соединена с управляемым элементом, измерительная и сравнительная обмотки являются соответственно индуктивностью измерительного контуров. The essence of the invention lies in the fact that in the device for measuring the electrical conductivity of liquid media containing measuring and comparative circuits, connected in turn to a high-frequency amplifier and forming an oscillator, a controlled element connected to a comparative circuit and meter, an electric oscillation generator is additionally introduced, the output connected to the first output of the first communication element, the first output of the second communication element, the second input of the asynchronous mode detector, and the amplitude control input connected to the third output of the control unit, the second output of the first communication element is connected to the input of the first high-frequency amplifier, the second output of the second communication element is connected to the input of the second high-frequency amplifier, the first output connected to the first input of the comparative oscillating circuit, the second output connected to the fourth input asynchronous mode detector, the first input of which is connected to the fourth output of the control unit, the third input connected to the second output of the first high-frequency amplifier from, and the first and second outputs connected respectively to the first and second inputs of the control unit, the first output connected to the input of the controlled element, and the second output connected to the meter, the compensation winding is connected to the controlled element, the measuring and comparative windings are respectively the inductance of the measuring circuits.

Техническим результатом является увеличение чувствительности измерительного преобразователя путем усиления измерительного сигнала на этапе первичного преобразования измеряемой величины в информационный сигнал. The technical result is to increase the sensitivity of the measuring transducer by amplifying the measuring signal at the stage of primary conversion of the measured value into an information signal.

Усиление измерительного сигнала на первичном этапе преобразования (повышение эффективности преобразований [4]) осуществляется за счет применения переходного режима связанных колебаний (выхода из синхронизма). Это позволяет использовать в качестве рабочего режима режим бифуркаций, реализующего переход через границу потери устойчивости в колебательной системе и являющегося сильно нелинейным, что обеспечивает усиление сигнала на стадии первичного преобразования измеряемой величины. The amplification of the measuring signal at the initial stage of conversion (increasing the efficiency of transformations [4]) is carried out through the use of a transient mode of coupled oscillations (out of synchronism). This makes it possible to use the bifurcation mode as the operating mode, which implements a transition through the boundary of stability loss in the oscillatory system and is highly nonlinear, which provides signal amplification at the stage of the primary transformation of the measured quantity.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства для измерения электропроводности жидких сред, а на фиг.3 - временные диаграммы работы детектора асинхронного режима и блока управления. The invention is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of a device for measuring the electrical conductivity of liquid media, and Fig. 3 is a timing diagram of an asynchronous mode detector and a control unit.

Устройство для измерений электропроводности жидких сред содержит (см. фиг. 1) генератор электрических колебаний 1, выходом подключенный к первому выводу элемента связи 2, первому выводу элемента связи 3, входу b детектора асинхронного режима 13. Элемент связи 2 вторым выводом соединен с вторым входом измерительного контура 6, колебательный контур которого содержит измерительную обмотку 9 датчика 8, а первым входом подключенного к первому выходу первого усилителя высокой частоты 4, который вторым выходом соединен с входом с детектора асинхронного режима 13. Элемент связи 3 вторым выводом соединен с вторым входом сравнительного контура 7, колебательный контур которого содержит сравнительную обмотку 10 датчика 8, а первым входом подключен к первому выходу второго усилителя высокой частоты 5, который вторым выходом соединен с входом d детектора асинхронного режима 13. Усилитель высокой частоты 4 и измерительный контур 6 образуют автогенератор 17, как и усилитель высокой частоты 5 и сравнительный контур 7 образуют автогенератор 18. Детектор синхронного режима входом а, выходами е и f соединен соответственно с четвертым выходом, первым и вторым входами блока управления 14. Блок управления 14 третьим выходом k подключен к входу управления амплитудой генератора электрических колебаний 1, первым выходом g соединен с входом управляемого элемента 15, вторым выходом h подключен к входу измерителя 16. Управляемый элемент 15 соединен с компенсационной обмоткой 11 датчика 8. A device for measuring the electrical conductivity of liquid media contains (see Fig. 1) an oscillation generator 1, connected to the first output of the communication element 2, the first output of the communication element 3, input b of the asynchronous mode detector 13. Communication element 2 is connected to the second input by a second output measuring circuit 6, the oscillatory circuit of which contains the measuring winding 9 of the sensor 8, and the first input connected to the first output of the first high-frequency amplifier 4, which is connected to the input from the detector asynchronously by the second output th mode 13. The communication element 3 is connected by a second output to the second input of the comparative circuit 7, the oscillatory circuit of which contains the comparative winding 10 of the sensor 8, and the first input is connected to the first output of the second high-frequency amplifier 5, which is connected to the input d of the asynchronous mode detector by the second output 13. The high-frequency amplifier 4 and the measuring circuit 6 form an oscillator 17, as well as the high-frequency amplifier 5 and a comparative circuit 7 form an oscillator 18. The synchronous mode detector is connected to input a, outputs e and f n, respectively, with the fourth output, the first and second inputs of the control unit 14. The control unit 14 of the third output k is connected to the amplitude control input of the electric oscillation generator 1, the first output g is connected to the input of the controlled element 15, and the second output h is connected to the input of the meter 16. Controlled element 15 is connected to the compensation winding 11 of the sensor 8.

На фиг. 2 представлена структурная схема детектора асинхронного режима. Сигналы, поступающее на входа b, с, d с помощью компараторов напряжения Kl, K2, К3 преобразуются в логические уровни, поступающие на определенные входа триггеров Т1 и Т2, причем положительной полуволне соответствует логическая единица, отрицательной - логический нуль. На вход b подается сигнал с синхронизирующего генератора, а на входа с и d с синхронизируемых автогенераторов. В синхронном режиме наблюдаются синфазные колебания (разность фаз по модулю не превышает π) синхронизирующего генератора с автогенератором. Этому соответствует наличие логической единицы на прямых выходах триггеров Т1 и Т2. В момент выхода из синхронизма система переходит в область противофазных колебаний (разность фаз больше π), чему соответствует смена состояния триггеров Т1 и Т2. В случае, если первым вышел из синхронизма автогенератор, подключенный к входу с, на выходе е появляется логическая единица, в противном случае - на выходе f. Посредством подачи управляющего сигнала на вход а детектор асинхронного режима переводится в исходное состояние (на выходах e и f устанавливается логический нуль). In FIG. 2 is a structural diagram of an asynchronous mode detector. The signals supplied to the input b, c, d with the help of voltage comparators Kl, K2, K3 are converted into logic levels, which are fed to certain inputs of the triggers T1 and T2, with a positive half-wave corresponding to a logical unit, negative to a logical zero. Input b receives a signal from a synchronizing generator, and input c and d from synchronized oscillators. In synchronous mode, in-phase oscillations are observed (the phase difference modulo does not exceed π) of a synchronizing generator with a self-oscillator. This corresponds to the presence of a logical unit at the direct outputs of the triggers T1 and T2. At the moment of exit from synchronism, the system goes into the region of antiphase oscillations (phase difference is greater than π), which corresponds to a change in the state of triggers T1 and T2. In the event that the oscillator connected to input c is the first to go out of synchronism, the logical unit appears at output e, otherwise, at output f. By supplying a control signal to input a, the asynchronous mode detector is initialized (a logic zero is set at outputs e and f).

Кроме того, на чертеже (см. фиг.3) изображены временные диаграммы сигналов на входах a, b, с, d и выходах е, f детектора асинхронного режима 13 и выходах g, h, k блока управления 14. При этом сигналы на выходах g, h, k блока управления 14 являются аналоговыми и их величина пропорциональна соответственно проводимости управляемого элемента 15, показанию измерителя 16, амплитуде колебаний генератора электрических колебаний 1, и на чертеже показаны в виде отношения значения текущего показания к максимальному значению выходной величины. Для сигналов на входах a, b, с, d и выходах е, f детектора асинхронного режима 13 активным уровнем является высокий уровень сигналов. Так наличие сигнала высокого уровня на входе а переводит детектор асинхронного режима в начальное состояние, т.е. устанавливает низкий уровень сигнала на выходах е, f. Сигналы на входах b, с, d имеют синусоидальную форму, фаза которых совпадает с токам соответственно генератора электрических колебаний 1, усилителя высокой частоты 4 и усилителя высокой частоты 5, на чертеже эти сигналы для удобства показаны в виде прямоугольных импульсов, высокий уровень которых соответствует положительной полуволне синусоидального сигнала, а низкий уровень - отрицательной полуволне. In addition, the drawing (see figure 3) shows the timing diagrams of the signals at the inputs a, b, c, d and outputs e, f of the asynchronous mode detector 13 and outputs g, h, k of the control unit 14. In this case, the signals at the outputs g, h, k of the control unit 14 are analog and their value is proportional to the conductivity of the controlled element 15, the reading of the meter 16, the oscillation amplitude of the electric oscillation generator 1, respectively, and the figure shows the ratio of the current reading to the maximum value of the output value. For signals at inputs a, b, c, d and outputs e, f of the asynchronous mode detector 13, the active level is a high level of signals. So the presence of a high level signal at input a transfers the asynchronous mode detector to its initial state, i.e. sets the signal low at outputs e, f. The signals at inputs b, c, d have a sinusoidal shape, the phase of which coincides with the currents of the electric oscillation generator 1, high-frequency amplifier 4, and high-frequency amplifier 5, respectively, in the drawing these signals are shown in the form of rectangular pulses for convenience, the high level of which corresponds to a positive half wave of a sinusoidal signal, and a low level - a negative half wave.

Устройство работает следующим образом: высокочастотный усилитель 4 и измерительный контур 6, так же как и высокочастотный усилитель 5 и сравнительный контур, образуют автогенераторы 17 и 18 соответственно, при этом индуктивностью для измерительного контура 6 является обмотка 9 датчика 8, а индуктивностью сравнительного контура 7 является обмотка 10 датчика 8. С выхода генератора электрических колебаний 1 напряжение поступает на первый вывод элемента связи 2 и первый вывод элемента связи 3, а также на вход b детектора асинхронного режима 11. Напряжение на первом выводе элемента связи 2 обусловливает связь измерительного контура 6 с генератором электрических колебаний 1 посредством создания дополнительного электрического тока в колебательном контуре измерительного контура 6, пропорционального величине напряжения на выходе генератора электрических колебаний 1 и электрической проводимости элемента связи 2. Аналогично, напряжение на первом выводе элемента связи 3 обусловливает связь сравнительного контура 7 с генератором электрических колебаний 1 посредством создания дополнительного электрического тока в колебательном контуре сравнительного контура 7, пропорционального величине напряжения на выходе генератора электрических колебаний 1 и электрической проводимости элемента связи 3. В качестве элементов связи 2 и 3 применены элементы электрического сопротивления (резисторы). В исходном состоянии на выходах е, f детектора асинхронного режима 13 установлены низкие уровни, на входе управления амплитудой генератора электрических колебаний 1 определенное значение величины управляющего напряжения соответствующее синхронному режиму колебаний автогенератора 18 с генератором электрических колебаний 1. Цикл измерений начинается с изменения управляющего сигнала на входе управления амплитудой колебаний генератора 1 до величины, соответствующей режиму асинхронных колебаний автогенератора 18 с генератором 1, что вызывает переходный процесс, связанный с выходом автогенераторов 17 и 18 из синхронизма с генератором 1. При этом разность фаз между автогенераторами 17 и 18 и генератором 1 изменяется в сторону увеличении. Окончанию переходного процесса соответствует момент появления противофазных колебаний между автогенераторами 17, 18 и генератором 1. Длительности переходных процессов в автогенераторах 17, 18 описываются следующими зависимостями:

где t1_cc - время выхода из режима синхронных колебаний автогенератора 17;

показатель взаимодействия автогенератора 17 с генератором электрических колебаний 1, зависящий от измеряемой проводимости жидкости 12;

распределение амплитуд;

относительная расстройка частоты собственных колебаний автогенератора 17 и частоты собственных колебаний генератора 1, зависящая от измеряемой проводимости жидкости 12;
n₀ - частота собственных колебаний генератора 1;
n₁(G_x) - частота собственных колебаний автогенератора 17;
причем n₀ > n₁(G_x);
γ₁ - коэффициент, пропорциональный проводимости элемента связи 2;
B₁(G_x) - амплитуда колебаний автогенератора 17, зависящая от измеряемой проводимости жидкости 12.The device operates as follows: the high-frequency amplifier 4 and the measuring circuit 6, as well as the high-frequency amplifier 5 and the comparative circuit, form self-oscillators 17 and 18, respectively, while the inductance for the measuring circuit 6 is the coil 9 of the sensor 8, and the inductance of the comparative circuit 7 is winding 10 of the sensor 8. From the output of the generator of electrical oscillations 1, the voltage is supplied to the first output of the communication element 2 and the first output of the communication element 3, as well as to the input b of the asynchronous mode detector 11. Voltage On the first output of the coupling element 2, the measuring circuit 6 is connected to the electric oscillation generator 1 by creating an additional electric current in the oscillating circuit of the measuring circuit 6 proportional to the voltage at the output of the electric oscillation generator 1 and the electrical conductivity of the communication element 2. Similarly, the voltage at the first the output of the communication element 3 determines the connection of the comparative circuit 7 with the generator of electrical vibrations 1 by creating an additional th electric current in the resonant circuit of the comparative circuit 7 proportional to the magnitude of the output voltage of the generator electric oscillation element 1 and the electrical conductivity due 3. As the coupling elements 2 and 3 are applied electrical resistance elements (resistors). In the initial state, the outputs e, f of the detector of the asynchronous mode 13 are set to low levels, at the input of the amplitude control of the electric oscillation generator 1, a certain value of the control voltage value corresponds to the synchronous oscillation mode of the oscillator 18 with the electric oscillation generator 1. The measurement cycle begins with a change in the control signal at the input control the amplitude of the oscillations of the generator 1 to a value corresponding to the mode of asynchronous oscillations of the oscillator 18 with the generator 1, which causes There is a transient process associated with the output of the oscillators 17 and 18 out of synchronism with the generator 1. In this case, the phase difference between the oscillators 17 and 18 and the generator 1 changes upwards. The end of the transition process corresponds to the moment of the appearance of out-of-phase oscillations between the oscillators 17, 18 and the generator 1. The duration of the transition processes in the oscillators 17, 18 are described by the following relationships:

where t1 _cc is the time out of the mode of synchronous oscillations of the oscillator 17;

the interaction index of the oscillator 17 with the generator of electrical oscillations 1, depending on the measured conductivity of the liquid 12;

amplitude distribution;

relative detuning of the frequency of natural oscillations of the oscillator 17 and the frequency of natural oscillations of the generator 1, depending on the measured conductivity of the liquid 12;
n ₀ is the frequency of natural oscillations of the generator 1;
n ₁ (G _x ) is the frequency of natural oscillations of the oscillator 17;
where n ₀ > n ₁ (G _x );
γ ₁ - coefficient proportional to the conductivity of the communication element 2;
B ₁ (G _x ) is the oscillation amplitude of the oscillator 17, depending on the measured conductivity of the liquid 12.

G_x - значение измеряемой проводимость жидкости 12.G _x - the value of the measured conductivity of the liquid 12.

где t2_cc - время выхода из режима синхронных колебаний автогенератора 18;

показатель взаимодействия автогенератора 18 с генератором электрических колебаний 1, зависящая от проводимости управляемого элемента 15;

распределение амплитуд;

- относительная расстройка частоты собственных колебаний автогенератора 18 и частоты собственных колебаний генератора 1, зависящая от проводимости управляемого элемента 15;
n₂(G₀) - частота собственный колебаний автогенератора 18;
причем n₀<n₂(G₀);
γ₂ - коэффициент, пропорциональный проводимости элемента связи 3;
B₂(G₀) - амплитуда колебаний автогенератора 18, зависящая от проводимости управляемого элемента 15;
G₀ - проводимость управляемого элемента 15.

where t2 _cc is the time out of the mode of synchronous oscillations of the oscillator 18;

the rate of interaction of the oscillator 18 with the generator of electrical vibrations 1, depending on the conductivity of the controlled element 15;

amplitude distribution;

- relative detuning of the frequency of natural oscillations of the oscillator 18 and the frequency of natural oscillations of the generator 1, depending on the conductivity of the controlled element 15;
n ₂ (G ₀ ) is the natural frequency of the oscillator 18;
where n ₀ <n ₂ (G ₀ );
γ ₂ - coefficient proportional to the conductivity of the coupling element 3;
B ₂ (G ₀ ) is the oscillation amplitude of the oscillator 18, depending on the conductivity of the controlled element 15;
G ₀ - conductivity of the controlled element 15.

При увеличении электропроводности жидкости 12 амплитуда колебаний B₁(G_x) автогенератора 17 и относительная расстройка ξ₁(G_x) увеличиваются, т.е. уменьшится величина взаимодействия λ₁(G_x), что обусловливает согласно (1) уменьшение времени выхода из режима синхронных колебаний автогенератора 17 с генератором 1. Это означает, что первым переходный процесс окончится в автогенераторе 17, чему будет соответствовать появление высокого уровня на выходе е детектора асинхронного режима 13. По этому сигналу (фиг.3) на выходе g блока управления 14 выставляется управляющий сигнал, увеличивающий проводимость управляемого элемента 15, что уменьшает показатель взаимодействия λ₂(G₀). В качестве управляемого элемента может быть применен полевой транзистор, оптопара и т.д. Одновременно на вход измерителя 16 с выхода h блока управления 14 подается сигнал, пропорциональный проводимости управляемого элемента 15, а на вход управления амплитудой колебаний генератора электрических колебаний 1 с блока управления 14 подается управляющий сигнал, соответствующий синхронному режиму колебаний автогенератора 17 с генератором электрических колебаний 1, что синхронизирует колебания последних. Циклы измерений повторяются до момента равенства интервалов времени выхода из режима синхронных колебаний tl_cc(G_x) и t2_cc(G₀). При этом из (1) и (2) следует:

или
G₀=F(G_X), (4)
где F(G_x) - функциональная зависимость электрической проводимости управляемого элемента 16 от измеряемой электропроводности жидкой среды 12, полученная путем преобразований из (3).With an increase in the electrical conductivity of the liquid 12, the oscillation amplitude B ₁ (G _x ) of the oscillator 17 and the relative detuning ξ ₁ (G _x ) increase, i.e. the magnitude of the interaction λ ₁ (G _x ) will decrease, which, according to (1), will reduce the time to exit the synchronous oscillations of the oscillator 17 with the generator 1. This means that the first transition process will end in the oscillator 17, which will correspond to the appearance of a high level at the output e asynchronous mode detector 13. According to this signal (Fig. 3), at the output g of the control unit 14, a control signal is set that increases the conductivity of the controlled element 15, which reduces the interaction coefficient λ ₂ (G ₀ ). As a controlled element, a field effect transistor, an optocoupler, etc. can be used. At the same time, a signal proportional to the conductivity of the controlled element 15 is supplied to the input of the meter 16 from the output h of the control unit 14, and a control signal corresponding to the synchronous mode of oscillations of the oscillator 17 with the electric oscillation generator 1 is supplied to the control input of the oscillation amplitude of the electric oscillation generator 1, which synchronizes the fluctuations of the latter. Measurement cycles are repeated until the time intervals between exiting synchronous oscillations tl _cc (G _x ) and t2 _cc (G ₀ ) are equal. Moreover, from (1) and (2) it follows:

or
G ₀ = F (G _X ), (4)
where F (G _x ) is the functional dependence of the electrical conductivity of the controlled element 16 on the measured conductivity of the liquid medium 12, obtained by transformations from (3).

Таким образом, проводимость управляемого элемента 15, а значит, и значение управляющего сигнала и значение сигнала на выходах соответственно g и h блока управления 14 являются функциями электропроводности жидкой среды 12. Thus, the conductivity of the controlled element 15, and hence the value of the control signal and the signal value at the outputs g and h of the control unit 14, respectively, are functions of the electrical conductivity of the liquid medium 12.

Коэффициент усиления при преобразовании измеряемой величины в информационный сигнал при λ₁(G_x)→1 выражается следующей зависимостью:

где

коэффициент эффективности преобразования известного устройства для измерения электропроводности жидких сред.The gain when converting the measured value into an information signal at λ ₁ (G _x ) → 1 is expressed by the following dependence:

Where

conversion efficiency coefficient of a known device for measuring the electrical conductivity of liquid media.

Таким образом, коэффициент эффективности преобразования или коэффициент усиления в

раз больше, чем в известном устройстве [2]. Высокочувствительный режим измерений реализуется при λ₁(G_x)≈1, что обеспечивается при λ₂(G₀)_→λ₁(G_x) путем поддержания соответствующей амплитуды колебаний генератора 1.Thus, the conversion efficiency or gain in

times more than in the known device [2]. A highly sensitive measurement mode is realized at λ ₁ (G _x ) ≈1, which is ensured at λ ₂ (G ₀ ) _ → λ ₁ (G _x ) by maintaining the corresponding oscillation amplitude of generator 1.

Взаимная синхронизация автогенераторов 17 и 18 при наличии паразитной связи между ними исключается по двум причинам:
1) частота собственных колебаний генератора электрических колебаний 1 лежит между частотами собственных свободных колебаний автогенераторов 17 и 18, т. е.

и |ξ₂(G₀)|<|ξ₁₂|, где ξ₁₂ - относительная расстройка частот собственных свободных колебаний автогенераторов 17 и 18;
2) распределение амплитуд взаимно связанных автогенераторов выражается как [3]:

и

λ₁₂(G_x, G₀)- показатель взаимодействия автогенератора 17 с автогенератором 18;
γ₁₂- коэффициент паразитной связи между автогенератором 17 с автогенератором 18.Mutual synchronization of oscillators 17 and 18 in the presence of spurious communication between them is excluded for two reasons:
1) the frequency of the natural oscillations of the generator of electrical oscillations 1 lies between the frequencies of the natural free vibrations of the oscillators 17 and 18, i.e.

and | ξ ₂ (G ₀ ) | <| ξ ₁₂ |, where ξ ₁₂ is the relative detuning of the frequencies of natural free oscillations of the oscillators 17 and 18;
2) the distribution of the amplitudes of mutually coupled oscillators is expressed as [3]:

and

λ ₁₂ (G _x , G ₀ ) - an indicator of the interaction of the oscillator 17 with the oscillator 18;
γ ₁₂ - spurious coupling coefficient between the oscillator 17 with the oscillator 18.

Амплитуды колебаний автогенераторов выбираются равными, и в ходе измерения изменяются друг относительно друга незначительно. The oscillation amplitudes of the oscillators are chosen equal, and during the measurement they vary slightly relative to each other.

Согласно условию 1 и 2 показатель взаимодействия автогенераторов λ₁₂(G_x, G₀), близок к нулю, т.е. взаимная синхронизация автогенераторов 17 и 18 невозможна.According to condition 1 and 2, the interaction index of the oscillators λ ₁₂ (G _x , G ₀ ) is close to zero, i.e. mutual synchronization of the oscillators 17 and 18 is impossible.

Источнтки информации
1. Авт. св. СССР 144318, кл. G 01 N 27/02.Sources of Information
1. Auth. St. USSR 144318, class G 01 N 27/02.

2. Авт. св. СССР 1383184, кл. G O1 N 27/02. 2. Auth. St. USSR 1383184, class G O1 N 27/02.

3. Седалищев В. Н. Нелинейные пьезорезонансные датчики. Учебное пособие/АлтГТУ им. И.И. Ползунова - Барнаул: АлтГТУ, 1999, с. 33. 3. Sedalishchev V. N. Non-linear piezoresonance sensors. Textbook / AltSTU them. I.I. Polzunova - Barnaul: AltSTU, 1999, p. 33.

4. Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1975, с. 103, 107. 4. Electrical measurements of non-electrical quantities. Ed. 5th, rev. and add. - L .: Energy, 1975, p. 103, 107.

Claims

A device for measuring the electrical conductivity of liquid media containing measuring and comparative circuits, connected in turn to a high-frequency amplifier, forming a self-oscillator, a controllable element connected to a comparative circuit and meter, characterized in that an electric oscillation generator is additionally introduced into it, connected to the first output by an output the first communication element, the first output of the second communication element, the second input of the asynchronous mode detector, and the control input connected to the third output the control unit, the second output of the first communication element is connected to the second input of the measuring circuit, the first input connected to the first output of the first high-frequency amplifier, which is connected to the third input of the asynchronous mode detector by the second output, the second output of the second communication element is connected to the second input of the comparative circuit, the first input connected to the first output of the second high-frequency amplifier, which is connected to the fourth input of the asynchronous mode detector by the second output, asynchronous detector mode, the first input is connected to the fourth output of the control unit, and the first and second outputs are connected respectively to the first and second inputs of the control unit, the first output connected to the input of the controlled element, and the second output connected to the meter, the compensation winding is connected to the controlled element, measuring and comparative windings are respectively the inductance of the measuring and comparative circuits.