RU2299426C1 - Device for measuring electro-conductivity of liquid substances - Google Patents
Device for measuring electro-conductivity of liquid substances Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299426C1 RU2299426C1 RU2005133600/28A RU2005133600A RU2299426C1 RU 2299426 C1 RU2299426 C1 RU 2299426C1 RU 2005133600/28 A RU2005133600/28 A RU 2005133600/28A RU 2005133600 A RU2005133600 A RU 2005133600A RU 2299426 C1 RU2299426 C1 RU 2299426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- measuring
- input
- outputs
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при физико-химическом анализе свойств материалов по их удельной электропроводности, а также для контроля состояния жидких или пульпообразных технологических сред химических производств.The invention relates to measuring equipment and can find application in physicochemical analysis of the properties of materials by their specific conductivity, as well as for monitoring the state of liquid or pulp-like technological environments of chemical industries.
Известно устройство для измерения электропроводности жидких сред, содержащее генератор, соединенный через коммутатор с двумя контурами, имеющими измерительную и сравнительную катушки, измерительную схему с последовательно соединенными детектором, сумматором, усилителем и регистрирующим прибором. Контуры через обмотку связи соединены с измерительной схемой, а измерительная и сравнительная катушки выполнены в виде двух обмоток, размещенных на одном полом цилиндрическом сердечнике, имеющем зазор вдоль образующей его поверхности, при этом витки измерительной катушки расположены на внешней поверхности сердечника, их плоскости перпендикулярны к оси сердечника, а плоскости витков сравнительной катушки проходят через его ось [Авторское свидетельство СССР 1383184].A device for measuring the electrical conductivity of liquid media, containing a generator connected via a switch with two circuits having a measuring and comparative coil, a measuring circuit with a detector, adder, amplifier and recording device connected in series. The contours through the coupling winding are connected to the measuring circuit, and the measuring and comparative coils are made in the form of two windings located on one hollow cylindrical core having a gap along its surface forming, while the coils of the measuring coil are located on the outer surface of the core, their planes are perpendicular to the axis core, and the plane of the turns of the comparative coil pass through its axis [USSR Author's Certificate 1383184].
Недостатком известного устройства измерения электропроводности жидких сред является низкая чувствительность измерений, обусловленная применением линейного режима первичного преобразования измеряемой величины в информационный сигнал, не позволяющего усилить сигнал на этом этапе преобразований.A disadvantage of the known device for measuring the electrical conductivity of liquid media 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.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемому изобретению является 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, генератор электрических колебаний, выходом соединенный с первым выводом первого элемента связи, первым выводом второго элемента связи, вторым входом детектора асинхронного режима, а входом управления соединенный с третьим выходом блока управления. Второй вывод первого элемента связи соединен с вторым входом измерительного контура, первым входом подключенного к первому выходу первого усилителя высокой частоты, который вторым выходом соединен с третьим входом детектора асинхронного режима. Второй вывод второго элемента связи соединен с вторым входом сравнительного контура, первым входом подключенного к первому выходу второго усилителя высокой частоты, который вторым выходом соединен с четвертым входом детектора асинхронного режима. Детектор асинхронного режима первым входом соединен с четвертым выходом блока управления, а первым и вторым выходами связан соответственно с первым и вторым входами блока управления, первым выходом подключенного к входу управляемого элемента, а вторым выходом соединенного с измерителем. Измерительная и сравнительная обмотки являются соответственно индуктивностью измерительного и сравнительного контуров. Измерительная обмотка размещена на одном сердечнике, а сравнительная и компенсационная обмотки - на другом сердечнике. Выводы компенсационной обмотки соединены с первым и вторым выводами управляемого элемента. Вывод управления управляемого элемента подключен к первому выходу блока управления [Патент RU 2209421, МПК7 G01N 27/02].The closest in technical essence (prototype) to the proposed invention is a 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 controllable element connected to a comparative circuit and meter, an electric oscillation generator, 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 in Odom control coupled to the third output of 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. The asynchronous mode detector is connected to the fourth output of the control unit by the first input, 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 measuring and comparative windings are respectively the inductance of the measuring and comparative circuits. The measuring winding is located on one core, and the comparative and compensation windings are on the other core. The terminals of the compensation winding are connected to the first and second terminals of the controlled element. The control terminal of the controlled element is connected to the first output of the control unit [Patent RU 2209421, IPC 7 G01N 27/02].
Недостатком описанного устройства является низкая точность измерений, обусловленная уменьшением добротности измерительного контура при увеличении электропроводности жидкости, как и добротности сравнительного контура в результате изменения проводимости управляемого элемента, что способствует увеличению амплитудной и частотной нестабильности автогенератора, а соответственно, и погрешности измерений, поскольку в известном устройстве непосредственно измеряется амплитуда колебаний.The disadvantage of the described device is the low accuracy of the measurements, due to the decrease in the quality factor of the measuring circuit with increasing electrical conductivity of the liquid, as well as the quality factor of the comparative circuit as a result of changes in the conductivity of the controlled element, which increases the amplitude and frequency instability of the oscillator, and, accordingly, the measurement error, since in the known device the amplitude of the oscillations is directly measured.
Изобретением решается задача повышения точности измерений электропроводности жидких сред.The invention solves the problem of increasing the accuracy of measurements of the electrical conductivity of liquid media.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для измерения электропроводности жидких сред, содержащем усилитель высокой частоты, измерительную и компенсационную обмотки, каждая из которых размещена на отдельном сердечнике, управляемый элемент, первый вывод которого подключен к первому выводу компенсационной обмотки, а вход управления - к первому выходу блока управления, согласно изобретению каждый сердечник снабжен дополнительными измерительной и компенсационной обмотками, а в устройство введены коммутатор, первый и второй выводы которого соединены с выводами дополнительной измерительной обмотки, а третий и четвертый выводы связаны с первым и вторым выходами усилителя высокой частоты, а также с выводами первой измерительной обмотки и третьим и четвертым выводами управляемого элемента, второй вывод которого связан с первым выводом дополнительной компенсационной обмотки, второй вывод которой подключен к второму выводу компенсационной обмотки, измеритель амплитуд, первый вход которого подсоединен к третьему выходу усилителя высокой частоты, а второй и третий входы подключены соответственно к второму и третьему выходам блока управления. Первый и второй выходы измерителя амплитуд связаны с первым и вторым входами блока управления, а четвертый выход блока управления соединен с входом коммутатора. Кроме того, сердечники выполнены стержневыми и параллельны друг другу. Кроме того, измеритель амплитуд содержит элемент связи, коммутатор, генератор, фазовый детектор и счетчик импульсов, причем первый вывод элемента связи является первым входом измерителя амплитуд и соединен с первым входом фазового детектора и входом счетчика импульсов, а второй вывод элемента связи подключен к первому выводу коммутатора, второй вывод которого подключен к выходу генератора и второму входу фазового детектора. Вход управления коммутатора является вторым входом измерителя амплитуд, вход управления генератора является третьим входом измерителя амплитуд, выход фазового детектора является вторым выходом измерителя амплитуд, а выход счетчика импульсов - первым выходом измерителя амплитуд.To achieve the specified technical result in a device for measuring the electrical conductivity of liquid media containing a high-frequency amplifier, measuring and compensation windings, each of which is placed on a separate core, a controlled element, the first output of which is connected to the first output of the compensation winding, and the control input to the first according to the invention, each core is equipped with additional measuring and compensation windings, and a switch is introduced into the device, first the first and second conclusions of which are connected to the conclusions of the additional measuring winding, and the third and fourth conclusions are connected with the first and second outputs of the high-frequency amplifier, as well as with the conclusions of the first measuring winding and the third and fourth conclusions of the controlled element, the second conclusion of which is connected with the first output of the additional compensation winding, the second output of which is connected to the second output of the compensation winding, an amplitude meter, the first input of which is connected to the third output of the high-frequency amplifier, and in the second and third inputs are connected respectively to the second and third outputs of the control unit. The first and second outputs of the amplitude meter are connected to the first and second inputs of the control unit, and the fourth output of the control unit is connected to the input of the switch. In addition, the cores are made rod and parallel to each other. In addition, the amplitude meter contains a communication element, a switch, a generator, a phase detector and a pulse counter, the first output of the communication element being the first input of the amplitude meter and connected to the first input of the phase detector and the input of the pulse counter, and the second output of the communication element connected to the first output switch, the second output of which is connected to the output of the generator and the second input of the phase detector. The control input of the switch is the second input of the amplitude meter, the control input of the generator is the third input of the amplitude meter, the output of the phase detector is the second output of the amplitude meter, and the output of the pulse counter is the first output of the amplitude meter.
Повышение точности измерений обеспечивается за счет снижения погрешности, обусловленной изменением электрических параметров измерительных обмоток при воздействии электропроводности жидких сред, и осуществляется путем создания компенсирующего воздействия на обе измерительные обмотки, равного по абсолютному значению, но противоположного по направлению относительно воздействия электропроводности жидких сред на измерительные обмотки. Причем введение дополнительной измерительной обмотки и коммутатора позволяет выделить воздействие электропроводности жидких сред на измерительные обмотки, а введение дополнительной компенсационной обмотки позволяет создать воздействие на каждую измерительную обмотку, аналогичное по физической природе воздействию электропроводности жидких сред, измеритель амплитуд регистрирует изменение амплитуды колебаний усилителя высокой частоты, что служит источником информации для изменения значения компенсирующего воздействия на измерительные обмотки.Improving the accuracy of measurements is ensured by reducing the error due to changes in the electrical parameters of the measuring windings when exposed to electrical conductivity of liquid media, and is carried out by creating a compensating effect on both measuring windings, equal in absolute value, but opposite in direction with respect to the effect of electrical conductivity of liquid media on the measuring windings. Moreover, the introduction of an additional measuring winding and switch allows you to highlight the effect of electrical conductivity of liquid media on the measuring windings, and the introduction of an additional compensation winding allows you to create an effect on each measuring winding, similar in physical nature to the effects of electrical conductivity of liquid media, the amplitude meter detects a change in the amplitude of the high-frequency amplifier, which serves as a source of information for changing the value of the compensating effect on the measurements Yelnia winding.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства для измерения электропроводности жидких сред, на фиг.2 - структурная схема измерителя амплитуды, на фиг.3 показано устройство коммутатора 10, на фиг.4 - одно из возможных устройств фазового детектора 16.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a structural diagram of a device for measuring the electrical conductivity of liquid media, Fig. 2 is a structural diagram of an amplitude meter, Fig. 3 shows a switch device 10, and Fig. 4 is one of the possible devices of a
Устройство для измерения электропроводности жидких сред содержит усилитель высокой частоты 1, измерительную 2 и компенсационную 3 обмотки, размещенные соответственно на сердечниках 4 и 5, управляемый элемент 6, первый вывод которого подключен к первому выводу компенсационной обмотки 3, а вход управления - к первому выходу блока управления 7, дополнительные измерительную 8 и компенсационную 9 обмотки, расположенные соответственно на сердечниках 5 и 4, коммутатор 10, первый и второй выводы которого соединены с выводами измерительной обмотки 8, а третий и четвертый выводы связаны с первым и вторым выходами усилителя высокой частоты 1, а также с выводами измерительной обмотки 2 и третьим и четвертым выводами управляемого элемента 6, второй вывод которого связан с первым выводом компенсационной обмотки 9, второй вывод которой подключен к второму выводу компенсационной обмотки 3. Измеритель амплитуд 11 первым входом подсоединен к третьему выходу усилителя высокой частоты 1, а вторым и третьим входом подключен соответственно к второму и третьему выходам блока управления 7. Первый и второй выходы измерителя амплитуд 11 связаны с первым и вторым входами блока управления 7, а четвертый выход блока управления 7 соединен с входом коммутатора 10. Сердечники 4 и 5 выполнены стержневыми, параллельны друг другу и связаны через магнитное поле с жидкостным кольцом 12.A device for measuring the electrical conductivity of liquid media contains a high-frequency amplifier 1, measuring 2 and compensation 3 windings, located respectively on the cores 4 and 5, a controlled element 6, the first output of which is connected to the first output of the compensation winding 3, and the control input to the first output of the unit control 7, additional measuring 8 and compensation 9 windings located respectively on the cores 5 and 4, switch 10, the first and second conclusions of which are connected to the terminals of the measuring winding 8, and the third and fourth conclusions are connected with the first and second outputs of the high-frequency amplifier 1, as well as with the conclusions of the measuring winding 2 and the third and fourth conclusions of the controlled element 6, the second output of which is connected with the first output of the compensation winding 9, the second output of which is connected to the second output of the compensation windings 3. Amplitude meter 11 with the first input connected to the third output of the high-frequency amplifier 1, and the second and third input connected to the second and third outputs of the control unit 7. First and second measuring amplitudes of outputs 11 associated with the first and second inputs of the control unit 7, and a fourth output of the control unit 7 is connected to the input of the switch 10. The cores 4 and 5 are rod are parallel to each other and connected through a magnetic field 12 of the liquid ring.
Измеритель амплитуд 11 содержит элемент связи 13, коммутатор 14, генератор 15, фазовый детектор 16 и счетчик импульсов 17, причем первый вывод элемента связи 13 является первым входом измерителя амплитуд 11 и соединен с первым входом фазового детектора 16 и входом счетчика импульсов 17, а второй вывод элемента связи 13 подключен к первому выводу коммутатора 14, второй вывод которого подключен к выходу генератора 15 и второму входу фазового детектора 16, а вход управления коммутатора 14 является вторым входом измерителя амплитуд 11. Вход управления генератора 15 является третьим входом измерителя амплитуд 11, выход фазового детектора 16 является вторым выходом измерителя амплитуд 11, выход счетчика импульсов 15 - первым выходом измерителя амплитуд 11.The amplitude meter 11 comprises a
Коммутатор 10 содержит первый 18 и второй 19 ключи. Причем первый вывод ключа 18 и первый вывод ключа 19 являются соответственно первым и вторым выводами коммутатора 10. Второй вывод ключа 18 соединен с третьим выводом ключа 19 и является третьим выводом коммутатора 10, а третий вывод ключа 18 соединен со вторым выводом ключа 19, являющегося четвертым выводом коммутатора 10. Вход управления ключа 18 соединен с входом управления ключа 19 и является входом управления коммутатора 10.The switch 10 contains the first 18 and second 19 keys. Moreover, the first output of the
Фазовый детектор 16 состоит из первого 20, второго 21 компараторов напряжения и D-триггера 22. Причем первые входы компараторов напряжений 20 и 21 являются соответственно первым и вторым входами фазового детектора 16, вторые выводы компараторов напряжения 20 и 21 подключены к «нулевому потенциалу», а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами D-триггера 22. Первый вход D-триггера 22 является входом управления записью по фронту сигнала, второй вход - входом записываемого сигнала. Выход D-триггера 22 является выходом фазового детектора 16.The
Усилитель высокой частоты 1 и индуктивная система, состоящая из сердечников 4, 5, измерительных обмоток 2, 8 и компенсационных обмоток 3, 9, образуют автогенератор.The high-frequency amplifier 1 and an inductive system consisting of cores 4, 5, measuring windings 2, 8 and compensation windings 3, 9 form a self-oscillator.
В качестве управляемого элемента 6 может быть использован цифроаналоговый преобразователь, фоторезистор, блок управления 7 представляет собой микроконтроллер, элементом связи 13 является резистивный элемент, коммутатор 14 представляет собой электрический ключ. Фазовый детектор 16 выполнен в виде блока, сигнал на выходе которого изменяет логическое значение, если разность фаз между сигналами на его входах меньше 180° или больше 180°.As a controlled element 6, a digital-to-analog converter, a photoresistor can be used, the control unit 7 is a microcontroller, the
Устройство для измерения электропроводности жидких сред работает следующим образом. Под действием управляющего сигнала с первого выхода блока управления 7 коммутатор 10 меняет местами подключение выводов измерительной обмотки 8 относительно первого и второго выходов высокочастотного усилителя 1 и соответственно измерительной обмотки 2. Высокочастотный усилитель 1 и измерительные обмотки 2 и 8 образуют автогенератор, амплитуда колебаний которого зависит от потерь энергии в измерительных обмотках 2 и 8. Сигнал с третьего выхода усилителя высокой частоты 1 поступает на первый вход измерителя амплитуд 11.A device for measuring the electrical conductivity of liquid media works as follows. Under the action of a control signal from the first output of the control unit 7, the switch 10 interchanges the connection of the terminals of the measuring winding 8 relative to the first and second outputs of the high-frequency amplifier 1 and, respectively, of the measuring winding 2. High-frequency amplifier 1 and measuring windings 2 and 8 form an oscillator, the amplitude of which depends on energy loss in the measuring windings 2 and 8. The signal from the third output of the high-frequency amplifier 1 is fed to the first input of the amplitude meter 11.
Измерение амплитуды колебаний выполняется таким путем. На первый вывод элемента связи 13, первый вход фазового детектора 16 и вход счетчика 17 поступает сигнал с выхода высокочастотного усилителя 1. В начале цикла измерений коммутатор 14 разомкнут, на выходе счетчика импульсов 17 устанавливается сигнал, значение которого пропорционально частоте колебаний fA0 сигнала на его входе. Путем изменения значения управляющего сигнала на втором входе измерителя амплитуд 11 коммутатор 14 замыкается, в результате чего генератор 15 через элемент связи 13 воздействует на усилитель высокой частоты 1, подключенный к первому входу измерителя амплитуд 11. Таким образом, реализуется режим связанных колебаний. [Ланда П.С. Автоколебания в системах с конечным числом степеней свободы. - М.: Наука, 1980 г.]. Частота колебаний fг генератора 15 устанавливается в соответствии с условием:The measurement of the amplitude of oscillations is performed in this way. The first output of the
где fА0 - частота колебаний сигнала на первом входе измерителя амплитуд 11 при разомкнутом коммутаторе 14;where f A0 is the oscillation frequency of the signal at the first input of the amplitude meter 11 with the
γm - коэффициент связи, значение которого определяется элементом связи 13;γ m is the coupling coefficient, the value of which is determined by the
А - амплитуда колебаний сигнала на входе измерителя амплитуд 11 при разомкнутом коммутаторе 14;And - the amplitude of the signal at the input of the amplitude meter 11 with an
В - амплитуда колебаний генератора 15;In - the amplitude of the oscillations of the
N1 - коэффициент, определяемый верхним пределом диапазона измерений электропроводности жидкости, N1<1.N 1 - coefficient determined by the upper limit of the range of measurements of the electrical conductivity of the liquid, N 1 <1.
В выражении условия (1) коэффициент распределения амплитуд χ имеет значение, соответствующее минимальной амплитуде колебаний сигнала на первом входе измерителя амплитуд 11 при разомкнутом коммутаторе 14 для соответствующего диапазона измерений электропроводности.In the expression of condition (1), the distribution coefficient of the amplitudes χ has a value corresponding to the minimum amplitude of the signal oscillations at the first input of the amplitude meter 11 with the
На выходе фазового детектора 16 формируется сигнал, частота изменения значения которого равна разностной частоте связанных колебаний Ω. Частота колебаний fГ генератора 15 изменяется в сторону уменьшения разностной частоты связанных колебаний Ω до тех пор, пока не выполнится условие:At the output of the
где Ω - частота сигнала на втором выходе измерителя амплитуд 11;where Ω is the frequency of the signal at the second output of the amplitude meter 11;
N2 - коэффициент, значение которого определяется нелинейными свойствами усилителя высокой частоты 1, подключенного к первому входу измерителя амплитуд 11.N 2 is a coefficient, the value of which is determined by the nonlinear properties of the high-frequency amplifier 1, connected to the first input of the amplitude meter 11.
Условие (2) позволяет обеспечить высокую чувствительность зависимости частоты сигнала на выходе фазового детектора 16 от параметров источника сигнала, подключенного к первому входу измерителя амплитуд 11 и генератора 15 и, одновременно, предотвратить синхронизацию колебаний [Ланда П.С. Автоколебания в системах с конечным числом степеней свободы. - М.: Наука, 1980 г.].Condition (2) allows for high sensitivity of the dependence of the frequency of the signal at the output of the
Тогда значение амплитуды свободных колебаний сигнала на первом входе измерителя амплитуд 11 составит:Then the value of the amplitude of the free oscillations of the signal at the first input of the amplitude meter 11 will be:
где 
В зависимости от управляющего сигнала на входе коммутатора 10 поток магнитного поля в сердечнике 5 направлен встречно или согласно относительно направления магнитного потока в сердечнике 4. В случае, если первая и вторая измерительные обмотки 2 и 8, а также сердечники 2 и 5 выполнены одинаковыми, при согласном включении первой и второй измерительных обмоток 2 и 8 результирующий магнитный поток, проходящий через жидкостное кольцо 12, в общем случае не равен нулю. Результатом этого является индукция электрического тока в жидкостном кольце 12. При встречном включении второй измерительной обмотки 8 относительно первой измерительной обмотки 2 результирующий магнитный поток, проходящий через жидкостное кольцо 12, в общем случае равен нулю, чему соответствует отсутствие электрического тока в жидкостном кольце 12. В начале цикла измерений путем установления соответствующего сигнала на входе коммутатора 10 первая и вторая измерительные обмотки 2 и 8 включены встречно, путем установления соответствующего сигнала на втором выходе блока управления 7, проводимость управляемого элемента 6 принимает минимальное значение. При этом амплитуда колебаний автогенератора определяется только характеристиками усилителя высокой частоты 1 и параметрами индуктивной системы, состоящей из сердечников 4, 5, измерительных обмоток 2, 8 и компенсационных обмоток 3, 9. С третьего выхода усилителя высокой частоты 1 сигнал поступает на первый вход измерителя амплитуд 11. Блок управления 7 сигналом на третьем выходе запрещает режим связанных колебаний и считывает с первого входа значение сигнала измерителя амплитуд 11, устанавливает на третьем выходе сигнал, соответствующий режиму связанных колебаний, а на четвертом выходе изменяет значение управляющего сигнала. Причем начальное значение управляющего сигнала на четвертом выходе блока управления 7 принимает значение согласно выражению (1) и изменяется до тех пор, пока не выполнится условие (2). Используя зависимость (3), блок управления 7 вычисляет амплитуду свободных колебаний АВ сигнала на выходе усилителя высокой частоты 1 при встречном включении измерительных обмоток 2 и 8.Depending on the control signal at the input of the switch 10, the magnetic flux in the core 5 is directed in the opposite direction or according to the direction of the magnetic flux in the core 4. In the event that the first and second measuring windings 2 and 8, as well as the cores 2 and 5, are made the same, by consonantly turning on the first and second measuring windings 2 and 8, the resulting magnetic flux passing through the liquid ring 12 is generally not equal to zero. The result of this is the induction of electric current in the liquid ring 12. When the second measuring winding 8 is turned on against the first measuring winding 2, the resulting magnetic flux passing through the liquid ring 12 is generally zero, which corresponds to the absence of electric current in the liquid ring 12. the beginning of the measurement cycle by establishing the corresponding signal at the input of the switch 10, the first and second measuring windings 2 and 8 are turned on in turn, by establishing the corresponding Igna at the second output of the control unit 7, conductivity managed element 6 takes the minimum value. In this case, the oscillation amplitude of the oscillator is determined only by the characteristics of the high-frequency amplifier 1 and the parameters of the inductive system consisting of cores 4, 5, measuring windings 2, 8 and compensation windings 3, 9. From the third output of the high-frequency amplifier 1, the signal is fed to the first input of the amplitude meter 11. The control unit 7 of the signal at the third output prohibits the mode of coupled oscillations and reads from the first input the signal value of the amplitude meter 11, sets the signal at the third output, the corresponding mode in coupled oscillations, and on the fourth output changes the value of the control signal. Moreover, the initial value of the control signal at the fourth output of the control unit 7 takes on a value according to expression (1) and changes until condition (2) is satisfied. Using the relationship (3), the control unit 7 calculates the amplitude of free oscillations in the signal A at the output of high frequency amplifier 1 is turned on at counter measuring windings 2 and 8.
Посредством сигнала на первом выходе блока управления 7 коммутатор 10 подключает измерительную обмотку 8 согласно по отношению к измерительной обмотке 2. При этом в жидкостном кольце 12 наводится электрический ток, значение которого пропорционально значению проводимости жидкостного кольца 12, что в свою очередь ставит в зависимость амплитуду колебаний АС сигнала на выходе усилителя высокой частоты 1 от проводимости жидкостного кольца 12 при согласном включении измерительных обмоток 2 и 8:By means of a signal at the first output of the control unit 7, the switch 10 connects the measuring winding 8 according to the measuring winding 2. In this case, an electric current is induced in the liquid ring 12, the value of which is proportional to the conductivity of the liquid ring 12, which in turn makes the oscillation amplitude dependent And With the signal at the output of the high-frequency amplifier 1 from the conductivity of the liquid ring 12 with the consent of the inclusion of the measuring windings 2 and 8:
где AC - амплитуда колебаний на первом входе измерителя амплитуд 11;where A C is the amplitude of the oscillations at the first input of the amplitude meter 11;
АС0 - амплитуда колебаний на первом входе измерителя амплитуд 11 при Gж=0 и GУЭ=0;And C0 is the amplitude of oscillations at the first input of the amplitude meter 11 at G w = 0 and G UE = 0;
Gж - проводимость жидкостного кольца 12;G W - conductivity of the liquid ring 12;
GУЭ - проводимость управляемого элемента 6;G UE - conductivity of the controlled element 6;
а1, a2 - коэффициенты, зависящие от конструктивных параметров.and 1 , a 2 - coefficients depending on the design parameters.
Блок управления 7 сигналом на третьем выходе запрещает режим связанных колебаний и считывает с первого входа значение сигнала измерителя амплитуд 11, устанавливает на третьем выходе сигнал, соответствующий режиму связанных колебаний, а на четвертом выходе изменяет значение управляющего сигнала. Причем начальное значение управляющего сигнала на четвертом выходе блока управления 7 принимает значение согласно выражению (1) и изменяется до тех пор, пока не выполнится условие (2). Используя зависимость (3), блок управления 7 вычисляет амплитуду свободных колебаний сигнала на выходе усилителя высокой частоты 1 при согласном включении измерительных обмоток 2 и 8.The control unit 7 of the signal at the third output inhibits the coupled mode and reads from the first input the signal value of the amplitude meter 11, sets the signal corresponding to the coupled mode at the third output, and changes the value of the control signal at the fourth output. Moreover, the initial value of the control signal at the fourth output of the control unit 7 takes on a value according to expression (1) and changes until condition (2) is satisfied. Using dependence (3), the control unit 7 calculates the amplitude of the free oscillations of the signal at the output of the high-frequency amplifier 1 with the consent of the inclusion of measuring windings 2 and 8.
Проводимость управляемого элемента 6 имеет следующую зависимость от значения сигнала на втором выходе блока управления 7:The conductivity of the controlled element 6 has the following dependence on the signal value at the second output of the control unit 7:
где GУЭ - проводимость управляемого элемента 6;where G RE - conductivity of the controlled element 6;
GУЭmax - максимальное значение проводимости управляемого элемента 6;G УЭmax - maximum value of conductivity of the controlled element 6;
n - значение сигнала на втором выходе блока управления 7;n is the signal value at the second output of the control unit 7;
nmax - максимальное значение сигнала на втором выходе блока управления 7.n max - the maximum value of the signal at the second output of the control unit 7.
Значение проводимости (5) управляемого элемента 6 посредством управляющего сигнала на втором выходе блока управления 7 уменьшается, если:The conductivity value (5) of the controlled element 6 by means of a control signal at the second output of the control unit 7 decreases if:
где М0 - коэффициент, численно равный отношению амплитуд колебаний при согласном и встречном включении первой и второй измерительных обмоток 2 и 8 при Gж=0 и GУЭ=0 (4);where M 0 is a coefficient numerically equal to the ratio of the oscillation amplitudes when the first and second measuring windings 2 and 8 are turned on and off at G w = 0 and G UE = 0 (4);
что соответствует уменьшению компенсирующего воздействия. Если условие (6) не выполняется, проводимость управляемого элемента 6 увеличивается, что соответствует увеличению компенсирующего воздействия. После каждого шага изменения проводимости управляемого элемента 6 выполняется измерение амплитуды колебаний автогенератора при согласном включении измерительных обмоток 2 и 8.which corresponds to a decrease in the compensating effect. If condition (6) is not satisfied, the conductivity of the controlled element 6 increases, which corresponds to an increase in the compensating effect. After each step of changing the conductivity of the controlled element 6, the oscillation amplitude of the oscillator is measured with the consent of the inclusion of the measuring windings 2 and 8.
Циклы изменения проводимости управляемого элемента 6 длятся до тех пор, пока не выполнится равенство:The cycles of change in conductivity of the controlled element 6 lasts until the equality is satisfied:
В момент выполнения равенства (7) между значением сигнала на втором выходе блока управления 7, изменяющего проводимость управляемого элемента 6, и значением проводимости жидкостного кольца 12 выполняется следующая зависимость:At the time of equality (7), between the signal value at the second output of the control unit 7, which changes the conductivity of the controlled element 6, and the conductivity value of the liquid ring 12, the following relationship is satisfied:
Из зависимости (8) следует, что выходной сигнал устройства для измерения электропроводности пропорционален значению электропроводности жидкостного кольца 12. Определение амплитуды колебаний при встречном AВ и согласном AС включении измерительных обмоток 2 и 8 и использование их отношения (6), (7) в качестве указателя направления изменения компенсирующего воздействия со стороны управляемого элемента 6 позволяет снизить влияние неинформативных воздействий на результат измерения (8), таких как температура жидкости, старение сердечников 4 и 5, изменение характеристик усилителя высокой частоты 1.From the dependence (8) it follows that the output signal of the device for measuring electrical conductivity is proportional to the value of the electrical conductivity of the liquid ring 12. Determination of the oscillation amplitude with counter A B and consonant A C turning on the measuring windings 2 and 8 and using their ratio (6), (7) in as an indicator of the direction of change of the compensating effect from the side of the controlled element 6 allows you to reduce the influence of uninformative effects on the measurement result (8), such as the temperature of the liquid, aging of the cores 4 and 5 Changing the characteristics of the high frequency amplifier 1.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность измерений электропроводности жидких сред за счет снижения погрешности, обусловленной изменением электрических параметров измерительных обмоток при воздействии электропроводности жидких сред и осуществляется путем создания компенсирующего воздействия на обе измерительные обмотки, равного по абсолютному значению, но противоположного по направлению относительно воздействия электропроводности жидких сред на измерительные обмотки.Thus, the use of the invention allows to increase the accuracy of measurements of the electrical conductivity of liquid media by reducing the error due to changes in the electrical parameters of the measuring windings when exposed to electrical conductivity of liquid media and is carried out by creating a compensating effect on both measuring windings, equal in absolute value, but opposite in respect to the effects of electrical conductivity of liquid media on the measuring windings.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133600/28A RU2299426C1 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Device for measuring electro-conductivity of liquid substances |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133600/28A RU2299426C1 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Device for measuring electro-conductivity of liquid substances |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2299426C1 true RU2299426C1 (en) | 2007-05-20 |
Family
ID=38164222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005133600/28A RU2299426C1 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Device for measuring electro-conductivity of liquid substances |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2299426C1 (en) |
-
2005
- 2005-10-31 RU RU2005133600/28A patent/RU2299426C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6984979B1 (en) | Measurement and control of magnetomotive force in current transformers and other magnetic bodies | |
| JP5492201B2 (en) | Method and device for inductive conductivity measurement of fluid media | |
| WO2013088766A1 (en) | Current sensor | |
| US7132825B2 (en) | Detection device | |
| CN110088636B (en) | Current sensor with fluxgate | |
| Wang et al. | Design and characterization of a low-cost self-oscillating fluxgate transducer for precision measurement of high-current | |
| Crescini et al. | Application of an FFT-based algorithm to signal processing of LVDT position sensors | |
| RU2207499C2 (en) | Eddy current transducer | |
| JP2816175B2 (en) | DC current measuring device | |
| US9989562B2 (en) | Sensor and method for electric current measurement | |
| JP4716030B2 (en) | Current sensor | |
| RU2299426C1 (en) | Device for measuring electro-conductivity of liquid substances | |
| CN116930589A (en) | AC/DC multi-air gap magnetic resistance current sensor and current measuring method | |
| JP2000121307A (en) | Apparatus for measuring quantity of inductive displacement | |
| Xiaohua et al. | Improved performance Rogowski coils for power system | |
| RU2533756C1 (en) | Device for double-parameter control of conductive coating thickness | |
| RU2675405C1 (en) | Method of indirect measurement by means of the differential sensor and device for its implementation | |
| RU143663U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
| RU2163350C2 (en) | Meter of linear displacement | |
| Yang et al. | Analysis and design of a self-oscillating quasi-digital fluxgate current sensor for DC current measurement | |
| Liu et al. | A novel method for measuring current derivative signal with closed loop hall-effect current sensor | |
| CN112462825B (en) | Low-power-consumption high-stability laser temperature closed-loop control system and method | |
| Noble et al. | The design of a practical dc amplifier based on the second-harmonic type of magnetic modulator | |
| SU993153A1 (en) | Device for measuring non-magnetic material specific resistance | |
| KR20050044155A (en) | Magnetometer having fluxgate-type magnetic sensor and signal processing method for measurement of ultra low magnetic field |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071101 |