RU2519495C1 - Method of measuring electroconductivity of electrolyte solution - Google Patents
Method of measuring electroconductivity of electrolyte solution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2519495C1 RU2519495C1 RU2012156286/28A RU2012156286A RU2519495C1 RU 2519495 C1 RU2519495 C1 RU 2519495C1 RU 2012156286/28 A RU2012156286/28 A RU 2012156286/28A RU 2012156286 A RU2012156286 A RU 2012156286A RU 2519495 C1 RU2519495 C1 RU 2519495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- measurement
- frequency
- measuring
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области кондуктометрии, касается вопросов измерения электропроводности водных и других растворов электролита в контролируемом непрерывном потоке и может быть использовано при физико-химических исследованиях растворов, в частности, для автоматического контроля водно-химического режима установок химводоподготовки ТЭЦ, районных отопительных котельных и в других технологических установках.The invention relates to the field of conductometry, concerns the measurement of electrical conductivity of aqueous and other electrolyte solutions in a controlled continuous flow and can be used in physicochemical studies of solutions, in particular, for automatic control of the water-chemical regime of chemical water treatment plants of thermal power plants, district heating boiler rooms and other technological installations.
Известны способ и устройство определения концентрации электролитов (патент РФ №2102734, МПК G01N 27/02, 20.01.1998), основанные на электропроводности раствора, размещенного в ячейке, включенной в цепь генератора частоты, способ заключается в изменении частоты через равные промежутки времени, контроле резонансной частоты и расчете параметров электролита по частоте. Исследование проводят в нестабилизированном температурном поле и дополнительно осуществляют контроль на ячейке с нормированными характеристиками в том же температурном поле, при этом управляют частотой генератора, регистрируют погрешности измерения частоты, вызванные нестабильностью температурного поля, определяют резонансную частоту раствора электролита, соответствующую экстремальной погрешности измерения частоты, и по ней определяют искомую концентрацию.A known method and device for determining the concentration of electrolytes (RF patent No. 2102734, IPC G01N 27/02, 01/20/1998), based on the conductivity of the solution placed in the cell included in the frequency generator circuit, the method consists in changing the frequency at regular intervals, monitoring resonant frequency and calculation of electrolyte parameters in frequency. The study is carried out in an unstabilized temperature field and additionally monitor on a cell with normalized characteristics in the same temperature field, the generator frequency is controlled, the frequency measurement errors caused by the instability of the temperature field are recorded, the resonant frequency of the electrolyte solution corresponding to the extreme frequency measurement error is determined, and it determines the desired concentration.
Для реализации способа используется F-метр-кондуктометр, содержащий рабочую и образцовую кондуктометрические ячейки, преобразователи код-частота и частота-код, информационные каналы связи и управления, ОЗУ и вычислитель.To implement the method, an F-meter conductometer is used, containing a working and exemplary conductivity cell, code-frequency and frequency-code converters, information communication and control channels, RAM and a calculator.
Недостатком способа и F-метр-кондуктометра, реализующего указанный способ контроля, является то, что контроль концентрации электролита ведется косвенным путем по резонансной частоте и экстремальной погрешности измерения частоты, что вносит дополнительные погрешности измерения. Другим недостатком является сложность принятой функциональной схемы и алгоритма вычислений. Кроме этого, способ и F-метр-кондуктометр, реализующий указанный способ контроля, ограничены в применении (по пределам измерений) из-за низкой чувствительности первичного преобразователя при малых концентрациях солей в растворе.The disadvantage of the method and the F-meter conductometer that implements the specified control method is that the electrolyte concentration is controlled indirectly by the resonant frequency and the extreme error of the frequency measurement, which introduces additional measurement errors. Another disadvantage is the complexity of the adopted functional diagram and calculation algorithm. In addition, the method and the F-meter conductometer that implements the specified control method are limited in application (by measurement limits) due to the low sensitivity of the primary transducer at low salt concentrations in the solution.
Известен способ измерения электрической проводимости жидкости, реализуемый устройством (патент РФ №2327977, МПК G01N 27/06, 10.01.2006), содержащим питающий и измерительные трансформаторы, связь между которыми осуществляется жидкостным контуром с обмотками, подключенными соответственно к источнику переменного напряжения и к детектору, и петлю из токопроводящего материала с образцовым резистором, введенную в обмотки трансформаторов, при этом в устройство введен второй измерительный трансформатор, второй детектор и вычислительный блок, причем связь между питающим и вторым измерительными трансформаторами осуществляется тем же жидкостным контуром. Обмотка второго измерительного трансформатора подключена к входу второго детектора. Выходы обоих детекторов подключены к входам вычислительного блока, а выход вычислительного блока является выходом устройства. Значение измеряемой электрической проводимости жидкости вычисляется в вычислительном блоке.A known method of measuring the electrical conductivity of a liquid, implemented by a device (RF patent No. 2321977, IPC G01N 27/06, 01/10/2006), comprising supply and measuring transformers, the connection between which is carried out by a liquid circuit with windings connected respectively to an AC voltage source and to the detector and a loop of conductive material with an exemplary resistor introduced into the transformer windings, while a second measuring transformer, a second detector and a computing unit are introduced into the device, s between the supply and the second measuring transformers are made to the liquid circuit. The winding of the second measuring transformer is connected to the input of the second detector. The outputs of both detectors are connected to the inputs of the computing unit, and the output of the computing unit is the output of the device. The value of the measured electrical conductivity of the liquid is calculated in the computing unit.
По приведенным данным экспериментальных исследований, указанный способ позволяет охватывать диапазон измерений удельной электрической проводимости воды в пределах 0,5…65 Ом/м, что в пересчете эквивалентно концентрации NaCl в растворе более 2 г/л.According to the data of experimental studies, this method allows you to cover the range of measurements of the electrical conductivity of water in the range of 0.5 ... 65 Ohm / m, which is equivalent to a concentration of NaCl in solution of more than 2 g / L.
Наиболее близким техническим решением является способ измерения электропроводности раствора электролита, размещенного в жидкостном контуре первого и второго первичных преобразователей с обмотками возбуждения, включенными в цепь генератора частоты, состоящий в регистрации выходного сигнала напряжения каналов измерения в зависимости от концентрации раствора при условии, что измерение проводят в стабилизированном температурном поле. Известный способ реализуется устройством (патент РФ №106375, МПК G01N 27/00, 10.07.2011), представляющим собой трансформаторный преобразователь с двумя каналами измерений и включающим в себя генератор сигналов низкой частоты, являющийся общим источником питания каналов измерения, двухканальный измерительный прибор, первый и второй, идентичный первому, первичные преобразователи электропроводности раствора электролита, каждый из которых содержит последовательно соединенные питающий и измерительный трансформаторы, связь между которыми осуществляется многовитковым жидкостным контуром, представляющим собой ионный проводник электрической связи, заполненный соответственно измеряемым и нормируемым растворами электролита, причем обмотка возбуждения второго первичного преобразователя подключена параллельно обмотке возбуждения первого первичного преобразователя, соединенного с генератором сигналов низкой частоты. Выходным сигналом каналов измерений является напряжение, снимаемое с вторичной обмотки выходного трансформатора с амплитудным значением, пропорциональным электропроводности раствора электролита в жидкостном контуре, и обозначенное на функциональной схеме соответственно U1 - по каналу I, U2 - по каналу II. Напряжение по каналам измерения подается на вход двухканального измерительного прибора, шкала которого градуируется (для водных растворов) по удельной эквивалентной электропроводимости электролита CNCI в единицах измерения См/см.The closest technical solution is a method for measuring the electrical conductivity of an electrolyte solution located in the liquid circuit of the first and second primary converters with field windings included in the frequency generator circuit, which consists in recording the output signal of the voltage of the measurement channels depending on the concentration of the solution, provided that the measurement is carried out in stabilized temperature field. The known method is implemented by a device (RF patent No. 106375, IPC G01N 27/00, 07/10/2011), which is a transformer converter with two measurement channels and including a low-frequency signal generator, which is a common power source for the measurement channels, a two-channel measuring device, the first and the second, identical to the first, primary converters of the electrical conductivity of the electrolyte solution, each of which contains a series-connected supply and measuring transformers, the connection between which carried out etsya liquid multiturn loop constituting the ion conductor electrical connection filled with measured and normalized respectively, electrolyte solutions, the excitation winding of the second primary converter connected parallel to the excitation winding of the first primary converter connected to the low frequency signal generator. The output signal of the measurement channels is the voltage taken from the secondary winding of the output transformer with an amplitude value proportional to the conductivity of the electrolyte solution in the liquid circuit, and indicated on the functional diagram, respectively, U 1 - channel I, U 2 - channel II. The voltage across the measurement channels is fed to the input of a two-channel measuring device, the scale of which is graduated (for aqueous solutions) according to the specific electrical conductivity of the electrolyte C NCI in units of S / cm.
Основным недостатком известных способов является низкая точность измерения электропроводности (по своим функциональным возможностям они ограничены в измерении электропроводности жидкости с содержанием солей в растворе, определяемым значением мг/л и ниже).The main disadvantage of the known methods is the low accuracy of measuring electrical conductivity (in terms of their functionality, they are limited in measuring the electrical conductivity of a liquid with a salt content in a solution determined by the value of mg / L and below).
Задачей заявляемого способа является повышение точности измерения электропроводности в широком диапазоне концентрации растворов электролита, включая (для водных растворов) микрограммы содержания солей в растворе.The objective of the proposed method is to increase the accuracy of measuring electrical conductivity in a wide range of concentration of electrolyte solutions, including (for aqueous solutions) micrograms of the salt content in the solution.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения электропроводности раствора электролита, размещенного в жидкостном контуре первого и второго первичных преобразователей с обмотками возбуждения, включенными в цепь генератора частоты, состоящем в регистрации выходного сигнала напряжения каналов измерения в зависимости от концентрации раствора при условии, что измерение проводят в стабилизированном температурном поле, согласно заявляемому способу, уровень чувствительности первого и второго первичных преобразователей определяется значением напряжения на выходном трансформаторе канала измерения в зависимости от концентрации раствора, размещенного в жидкостном контуре, его температуры, и находится в функциональной зависимости от напряжения и частоты источника питания обмотки возбуждения питающего трансформатора, причем измерение электропроводности раствора проводят с включением генератора на рабочую частоту, определяемую при экспериментальном исследовании растворов как оптимальную для исследуемого диапазона концентрации раствора; при этом регистрируют значение выходного сигнала напряжения каналов измерения, по значению которого и определяют электропроводность раствора.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for measuring the electrical conductivity of an electrolyte solution located in the liquid circuit of the first and second primary converters with excitation windings included in the frequency generator circuit, which consists in recording the output voltage signal of the measurement channels depending on the concentration of the solution, provided that the measurement is carried out in a stabilized temperature field, according to the claimed method, the sensitivity level of the first and second primary conversion It is determined by the voltage value at the output transformer of the measurement channel depending on the concentration of the solution located in the liquid circuit, its temperature, and is functionally dependent on the voltage and frequency of the power supply of the excitation winding of the supply transformer, and the conductivity of the solution is measured with the generator turned on at the operating frequency determined during the experimental study of solutions as optimal for the investigated range of concentration of the solution; in this case, the value of the output voltage signal of the measurement channels is recorded, the value of which determines the conductivity of the solution.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения электропроводности раствора электролита. На фиг.2 - экспериментальные данные зависимости выходного сигнала напряжения каналов измерения от частоты, полученные на водном растворе NaCl при температуре 25°C.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 presents a functional diagram of a device that implements the proposed method for measuring the electrical conductivity of an electrolyte solution. Figure 2 - experimental data of the dependence of the output signal voltage of the measurement channels on the frequency obtained on an aqueous solution of NaCl at a temperature of 25 ° C.
Блокам и элементам устройства измерения электропроводности раствора электролита в контролируемом непрерывном потоке присвоены следующие позиции.The blocks and elements of the device for measuring the electrical conductivity of an electrolyte solution in a controlled continuous flow are assigned the following positions.
1. Генератор сигналов низкой частоты.1. Low frequency signal generator.
2. Обмотка возбуждения питающего трансформатора канала I измерений.2. The field winding of the supply transformer channel I measurements.
3. Питающий трансформатор канала I измерений.3. The feed transformer channel I measurements.
4. Вторичная обмотка возбуждения питающего трансформатора канала I измерений.4. The secondary excitation winding of the supply transformer channel I measurements.
5. Жидкостный контур первого первичного преобразователя.5. The fluid circuit of the first primary transducer.
6. Первичная измерительная обмотка измерительного трансформатора канала I измерений.6. The primary measuring winding of the measuring transformer channel I measurements.
7. Измерительный трансформатор канала I измерений.7. Measuring transformer channel I measurements.
8. Вторичная измерительная обмотка измерительного трансформатора канала I измерений.8. The secondary measuring winding of the measuring transformer channel I measurements.
9. Первичная обмотка выходного согласующего трансформатора напряжения канала I измерений.9. The primary winding of the output matching voltage transformer channel I measurements.
10. Выходной согласующий трансформатор напряжения канала I измерений.10. The output matching voltage transformer channel I measurements.
11. Вторичная обмотка выходного согласующего трансформатора напряжения канала I измерений.11. The secondary winding of the output matching voltage transformer channel I measurements.
12. Обмотка возбуждения питающего трансформатора канала II измерений.12. The field winding of the supply transformer channel II measurements.
13. Питающий трансформатор канала II измерений.13. The feed transformer channel II measurements.
14. Вторичная обмотка возбуждения питающего трансформатора канала II измерений.14. The secondary excitation winding of the supply transformer channel II measurements.
15. Жидкостный контур второго первичного преобразователя.15. The liquid circuit of the second primary Converter.
16. Первичная измерительная обмотка измерительного трансформатора канала II измерений. 16. The primary measuring winding of the measuring transformer channel II measurements.
17. Измерительный трансформатор канала II измерений.17. Measuring transformer channel II measurements.
18. Вторичная измерительная обмотка измерительного трансформатора канала II измерений.18. The secondary measuring winding of the measuring transformer channel II measurements.
19. Первичная обмотка выходного согласующего трансформатора напряжения канала II измерений. 19. The primary winding of the output matching voltage transformer channel II measurements.
20. Выходной согласующий трансформатор напряжения канала II измерений.20. The output matching voltage transformer channel II measurements.
21. Измерительный прибор.21. The measuring device.
22. Вторичная обмотка выходного согласующего трансформатора напряжения канала II измерений.22. The secondary winding of the output matching voltage transformer channel II measurements.
Устройство для измерения электропроводности раствора электролита в контролируемом непрерывном потоке представляет собой трансформаторный преобразователь с каналами I, II измерений и включает в себя генератор 1 сигналов низкой частоты, являющийся общим источником питания каналов I, II измерений и соединенный с первым и вторым, идентичным первому, первичными преобразователями электропроводности растворов электролита, а также двухканальный измерительный прибор 22.A device for measuring the conductivity of an electrolyte solution in a controlled continuous stream is a transformer converter with channels I, II of measurements and includes a low-
Канал I измерения включает в себя первый первичный преобразователь электропроводности растворов электролита, содержащий питающий трансформатор 3, собранный на ферромагнитном сердечнике с обмоткой возбуждения 2, жидкостной контур 5, измерительный трансформатор 7, собранный на ферромагнитном сердечнике с измерительной обмоткой 8, выходной согласующий трансформатор напряжения 10 с первичной обмоткой 9 и вторичной обмоткой 11.Measurement channel I includes a first primary converter of the conductivity of electrolyte solutions, comprising a
Канал II измерения, представляющий собой сравнительный канал измерения электропроводности растворов электролита, включает в себя второй, идентичный первому, первичный преобразователь электропроводности растворов электролита, содержащий питающий трансформатор 13, собранный на ферромагнитном сердечнике с обмоткой возбуждения 12, жидкостной контур 15, измерительный трансформатор 17, собранный на ферромагнитном сердечнике с измерительной обмоткой 18, выходной согласующий трансформатор напряжения 20 с первичной обмоткой 19 и вторичной обмоткой 21.Measurement channel II, which is a comparative channel for measuring the electrical conductivity of electrolyte solutions, includes a second, identical to the first, primary converter of electrical conductivity of electrolyte solutions, containing a
Измерительные трансформаторы 7 и 17 выполняются идентичными по технической характеристике: они имеют одинаковые сердечники и обмотки по сечению электролитического проводника и по числу витков, как первичных 6 и 16 (жидкостной контур), так и вторичных 8 и 18 измерительных обмоток, выполненных из эмальпровода определенного сечения.Measuring
Выходные согласующие трансформаторы напряжения 10 и 20 выполнены идентичными по обмоточным данным и размерам сердечников.Output
Выход генератора 1 сигналов низкой частоты подключен к обмоткам возбуждения 2 и 12 питающих трансформаторов 3 и 13, причем обмотка возбуждения 13 второго первичного преобразователя подключена параллельно обмотке возбуждения 2 первого первичного преобразователя. Жидкостные контуры 5 и 15, являющиеся ионными проводниками электрической связи питающих и измерительных трансформаторов, образованы обмотками 4 и 6, а также 14 и 16 питающих 3 и 13, и измерительных 7 и 17 трансформаторов с числом витков w4 и w6 канала I измерений, и w14, w16 канала II измерений. Соединение обмоток 4 и 6, а также 14 и 16 выполняется последовательно по направлению движения измеряемого потока растворов электролита. Жидкостные контуры 5 и 15 выполнены проточными многовитковыми из ПВХ трубки и заполнены соответственно измеряемым и нормируемым растворами электролита.The output of the low-
Первичные обмотки 9 и 19 выходных согласующих трансформаторов напряжения 10 и 20 подключены к измерительным обмоткам 8 и 18 измерительных трансформаторов 7 и 17, а вторичные обмотки 11 и 21, одни выводы которых соединены между собой, подключены к двухканальному измерительному прибору 22, регистрирующему напряжение с выходным амплитудным значением, пропорциональным электропроводности электролита и выраженным как в абсолютном значении измеряемой величины, так и в относительной - по сравнению с нормируемым раствором. Выходной согласующий трансформатор напряжения 10 первого первичного преобразователя выполнен с возможностью балансировки своего выходного напряжения с выходным напряжением выходного согласующего трансформатора напряжения 20 второго первичного преобразователя путем введения дополнительных отпаек с вторичной обмотки 11 трансформатора 10. Необходимость такой схемы включения обусловлена тем, что практически невозможно изготовить трансформаторы с идентичными коэффициентами трансформации по каналам измерения. Балансировка производится при условии, что жидкостные контуры 5 и 15 заполнены одним и тем же раствором электролита с нормированным значением электропроводности и при равных условиях по температуре.The
Способ измерения электропроводности раствора электролита осуществляют следующим образом.A method of measuring the conductivity of an electrolyte solution is as follows.
Сущность предлагаемого способа заключается в установлении зависимости выходного напряжения преобразователя от частоты источника питания электромагнитного поля возбудителя, природы и концентрации электролита, размещенного в жидкостном контуре.The essence of the proposed method is to establish the dependence of the output voltage of the Converter on the frequency of the power source of the electromagnetic field of the pathogen, the nature and concentration of the electrolyte placed in the liquid circuit.
Исследуемый раствор электролита размещается в жидкостном контуре 5 с числом витков w4 на трансформаторе 3 и w6 на трансформаторе 7 рабочего канала измерений, а контур тестового канала 15 с витками w14 трансформатора 13 и 16 м трансформатора 17 заполняется электролитом с нормируемыми показателями. На обмотки возбуждения 2 и 12 питающих трансформаторов каналов I и II с генератора 1 подается напряжение питания заданной частоты. При этом в качестве переменной величины берется частота источника питания обмоток возбуждения питающих трансформаторов при определенных значениях солесодержания (концентрации) раствора электролита и постоянстве температуры.The studied electrolyte solution is placed in the
В жидкостном контуре индуцируется ЭДС, которая создает в них ток, пропорциональный соответствующей проводимости на частоте f1:In the liquid circuit, EMF is induced, which creates a current in them, proportional to the corresponding conductivity at a frequency f 1 :
где I1 - ток в жидкостном контуре 5;where I 1 is the current in the
I2 - ток в жидкостном контуре 15;I 2 - current in the
Ев - напряжение возбуждения на обмотках 2 и 12;EV - excitation voltage on the
к1 - коэффициент, определяемый параметрами трансформатора 3;to 1 - coefficient determined by the parameters of the
gx - проводимость раствора электролита жидкостного контура 5;g x is the conductivity of the electrolyte solution of the
g0 - проводимость раствора электролита жидкостного контура 15.g 0 - conductivity of the electrolyte solution of the
Измерительные трансформаторы 7 и 17 выполняются идентичными по технической характеристике: они имеют одинаковые сердечники и обмотки по сечению электролитического проводника и по числу витков как первичной (жидкостной контур), также вторичной, выполненного из эмальпровода определенного сечения.Measuring
Тогда ЭДС на измерительных обмотках 8 и 18 при частоте f1 равнаThen the EMF on the measuring
где E1 и Е2 ЭДС на измерительных обмотках 8 и 18 соответственно; к7 и к17 - коэффициент, определяемый параметрами трансформаторов 7 и 17.where E 1 and E 2 EMF on the measuring
Напряжение, снимаемое с обмоток 8 и 18 измерительных трансформаторов, подается на вход трансформатора напряжения 10 и 20 с коэффициентом трансформации к10 и к20. Назначение выходного трансформатора - согласование по нагрузке измерительного трансформатора и повышение выходного напряжения.The voltage removed from the
На выходах трансформаторов 10 и 20, которые идентичны по обмоточным данным и размерам сердечников, образуется напряжение U1 и U2, пропорциональное проводимости электролита на частоте f1 и по значению, равное:At the outputs of
или, в обобщенном виде:or, in general form:
где Ки и Кo - постоянная каналов измерения I и II соответственно.where K and K o - the constant measurement channels I and II, respectively.
Значение выходного напряжения U1 и U2 регистрируется двухканальным измерительным прибором.The value of the output voltage U 1 and U 2 is recorded by a two-channel measuring device.
Измерение производится или по схеме сравнения, или раздельно по каналам измерения в зависимости от схемы соединения вторичной обмотки выходных трансформаторов каналов измерений и алгоритма вычислений измеряемой величины.The measurement is carried out either according to the comparison scheme, or separately through the measurement channels, depending on the connection scheme of the secondary winding of the output transformers of the measurement channels and the algorithm for calculating the measured value.
Для исключения влияния температуры на результаты измерений, исследования проводят в стабилизированном температурном поле.To exclude the influence of temperature on the measurement results, studies are carried out in a stabilized temperature field.
Чувствительность преобразователя определяется экспериментальным путем непосредственно на устройстве, реализующем данный способ измерения. При этом в качестве переменной величины берется частота напряжения, снимаемого с генератора сигналов, к которому подключены обмотки возбуждения питающих трансформаторов. Исследование проводится в диапазоне частот 3…20 кГц на водном растворе NaCl с концентрацией, начиная от 10 мг/л - с последовательным разбавлением раствора до 0,31 мг/л и 0 мг/л (дистиллированная вода). Все измерения приведены к температуре 25°C. На основе полученных данных, строится график зависимости Uвых=φ(f), который приводится в приложении 2.The sensitivity of the Converter is determined experimentally directly on the device that implements this measurement method. In this case, the frequency of the voltage taken from the signal generator, to which the field windings of the supply transformers are connected, is taken as a variable. The study is carried out in the
По своим функциональным возможностям устройство, реализующее данный способ измерения электропроводности раствора, применимо для работы в двух режимах.According to its functionality, a device that implements this method of measuring the conductivity of a solution is applicable to work in two modes.
При первом режиме проводится:In the first mode is carried out:
- исследование зависимости значения выходного сигнала по каналу измерений от частоты напряжения источника питания, природы электролита, его концентрации при условии, что измерение проводится в стабилизированном температурном поле;- study of the dependence of the value of the output signal on the measurement channel on the frequency of the voltage of the power source, the nature of the electrolyte, its concentration, provided that the measurement is carried out in a stabilized temperature field;
- построение амплитудно-частотной характеристики устройства в координатах Uвых=φ(f) при данной концентрации раствора электролита;- the construction of the amplitude-frequency characteristics of the device in coordinates U o = φ (f) at a given concentration of electrolyte solution;
- выбор оптимального значения частоты и напряжения источника питания преобразователя с целью определения диапазона измерений, наибольшей чувствительности в точке контроля и условие стабильности значений выходного сигнала измерений.- selection of the optimal value of the frequency and voltage of the power source of the converter in order to determine the measurement range, the greatest sensitivity at the control point and the condition for the stability of the values of the output measurement signal.
При втором режиме устройство включается в работу по непрерывному контролю электропроводности измеряемой среды.In the second mode, the device is included in the continuous monitoring of the conductivity of the measured medium.
Устройство при первом режиме функционирует следующим образом. Жидкостной контур измерительного канала I заполняется исследуемым раствором. Исследование проводят в стабилизированном температурном поле. Температура фиксируется на протяжении всего эксперимента, и для водных растворов электролита характеристика электропроводности приводится к t=25°C. С включением генератора сигналов, задается начальная частота напряжения питания канала измерения f1 и тогда на выходном трансформаторе получаем напряжение
Оптимальная частота выбирается из расчета - получить наибольшее значение выходного сигнала напряжения, определяющего уровень чувствительности преобразователя в данном диапазоне измерений, при условии стабильности значений выходного сигнала.The optimal frequency is selected from the calculation - to obtain the highest value of the output voltage signal, which determines the sensitivity level of the converter in this measurement range, provided that the output signal is stable.
Результаты экспериментов, проведенных на лабораторных пробах водного раствора NaCl, представлены на графиках (фиг.2).The results of experiments conducted on laboratory samples of an aqueous solution of NaCl, are presented in graphs (figure 2).
Устройство при втором режиме функционирует следующим образом.The device in the second mode operates as follows.
Жидкостной контур измерительного канала I заполняется исследуемым раствором, а контур канала II заполняется раствором с нормированным значением электропроводности. С включением генератора сигналов, задается напряжение и частота источника питания обмоток возбуждения преобразователя, и тогда получим: значение напряжения на выходном трансформаторе U1 по каналу I и U2 - соответственно по каналу II.The liquid circuit of the measuring channel I is filled with the test solution, and the circuit of the channel II is filled with a solution with a normalized conductivity value. With the inclusion of the signal generator, the voltage and frequency of the power source of the excitation windings of the converter are set, and then we get: the voltage value at the output transformer U 1 through channel I and U 2 , respectively, through channel II.
Предлагаемый способ измерения электропроводности растворов обеспечивает повышение точности измерений за счет увеличения чувствительности первого и второго первичного преобразователя, учитывая при этом, что электропроводность электролитов зависит как от концентрации раствора, его температуры, а так же и от частоты источника питания возбудителя электромагнитного поля.The proposed method for measuring the conductivity of solutions improves the accuracy of measurements by increasing the sensitivity of the first and second primary transducers, taking into account that the conductivity of electrolytes depends both on the concentration of the solution, its temperature, and also on the frequency of the power source of the electromagnetic field exciter.
По этому, чувствительность преобразователя определяется по двум переменным: в зависимости от частоты источника питания и от концентрации электролита при условии, что измерения проводятся в стабилизированном температурном поле.Therefore, the sensitivity of the converter is determined by two variables: depending on the frequency of the power source and on the concentration of the electrolyte, provided that the measurements are carried out in a stabilized temperature field.
Чувствительность преобразователя в функциональной зависимости от частоты источника питания SЧ, мВ/кГц, определяется отношением приращения выходного сигнала напряжения ΔUвых, мВ канала измерения к изменению частоты источника питания Δf, кГц при неизменной концентрации электролита и температуре 25°C, т.е. SЧ=ΔUвых/Δf при CNaCl=const.The sensitivity of the converter, depending on the frequency of the power source S H , mV / kHz, is determined by the ratio of the increment of the voltage output signal ΔU o , mV of the measurement channel to the change in the frequency of the power source Δf, kHz at a constant electrolyte concentration and temperature of 25 ° C, i.e. S H = ΔU o / Δf at C NaCl = const.
По результатам эксперимента, проведенного при концентрации раствора CNaCl=0,31 мг/л на граничных частотах 3 и 8 кГц, получены значения сигналов выходного напряжения:According to the results of an experiment conducted at a solution concentration of C NaCl = 0.31 mg / L at the boundary frequencies of 3 and 8 kHz, the values of the output voltage signals were obtained:
при частоте f1=3 кГц
при частоте f2=8кГц
Повышение выходного напряжения (в относительных единицах измерения), составляет:The increase in output voltage (in relative units) is:
Исследования показали, что с увеличением концентрации электролита чувствительность преобразователя по частоте Sч также растет, и при CNaCl=10 мг/л составляет:Studies have shown that with an increase in electrolyte concentration, the sensitivity of the transducer in frequency S h also increases, and at C NaCl = 10 mg / l it is:
Чувствительность преобразователя в зависимости от концентрации раствора SK,
Приводим в качестве примера определение чувствительности преобразователя к измеряемой величине в диапазоне концентрации солей в растворе CNaCl=0,31…0
при частоте fl=3 кГц,
при частоте f2=8 кГц,
Тогда, кратность повышения чувствительности преобразователя в данном диапазоне измерений (в относительных единицах) составит:Then, the multiplicity of increasing the sensitivity of the transducer in this measurement range (in relative units) will be:
Полученные данные по повышению уровня чувствительности преобразователя с повышением частоты источника питания обуславливают и повышение точности измерения электрической проводимости раствора, которое может быть выражено отношением значения выходного сигнала напряжения канала измерения Uвых, мВ к пределу измерения (шкале) измерительного прибора Ппр. и получим цену деления прибора, по вариантам измерения, как критерий эффективности по точности.The obtained data on increasing the sensitivity level of the converter with increasing frequency of the power source determine the accuracy of measuring the electrical conductivity of the solution, which can be expressed as the ratio of the output signal voltage of the measurement channel U o , mV to the measurement limit (scale) of the measuring device P etc. and get the price dividing the device, according to measurement options, as a criterion of efficiency for accuracy.
Таким образом, применение предлагаемого технического решения повышает чувствительность первичного преобразователя каналов измерения более чем в три раза, за счет чего повышается и точность измерения электропроводности в данном диапазоне концентрации растворов электролита, включая (для водных растворов): микрограммы - содержания солей в растворе и чистая вода.Thus, the application of the proposed technical solution increases the sensitivity of the primary transducer of the measurement channels by more than three times, thereby increasing the accuracy of measuring electrical conductivity in this concentration range of electrolyte solutions, including (for aqueous solutions): micrograms - salt content in the solution and pure water .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012156286/28A RU2519495C1 (en) | 2012-12-24 | 2012-12-24 | Method of measuring electroconductivity of electrolyte solution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012156286/28A RU2519495C1 (en) | 2012-12-24 | 2012-12-24 | Method of measuring electroconductivity of electrolyte solution |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2519495C1 true RU2519495C1 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=51216741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012156286/28A RU2519495C1 (en) | 2012-12-24 | 2012-12-24 | Method of measuring electroconductivity of electrolyte solution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2519495C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4138639A (en) * | 1977-07-14 | 1979-02-06 | Hutchins Thomas B | Fluid conductivity measurement |
SU1056022A1 (en) * | 1981-01-21 | 1983-11-23 | Предприятие П/Я А-1742 | Device for measuring electrical conductivity of liquid |
EP0483690A1 (en) * | 1990-10-31 | 1992-05-06 | Central Glass Company, Limited | Method and apparatus for measuring electrical conductivity of liquid |
RU2366937C2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-09-10 | Государственное учреждение "Арктический и антрактический научно-исследовательский институт" (ГУ "ААНИИ") | Method and device for measurement of specific electric conductivity of sea water |
RU106375U1 (en) * | 2011-03-24 | 2011-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF SOLUTIONS OF ELECTROLYTE IN CONTROLLED CONTINUOUS FLOW |
-
2012
- 2012-12-24 RU RU2012156286/28A patent/RU2519495C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4138639A (en) * | 1977-07-14 | 1979-02-06 | Hutchins Thomas B | Fluid conductivity measurement |
SU1056022A1 (en) * | 1981-01-21 | 1983-11-23 | Предприятие П/Я А-1742 | Device for measuring electrical conductivity of liquid |
EP0483690A1 (en) * | 1990-10-31 | 1992-05-06 | Central Glass Company, Limited | Method and apparatus for measuring electrical conductivity of liquid |
RU2366937C2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-09-10 | Государственное учреждение "Арктический и антрактический научно-исследовательский институт" (ГУ "ААНИИ") | Method and device for measurement of specific electric conductivity of sea water |
RU106375U1 (en) * | 2011-03-24 | 2011-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF SOLUTIONS OF ELECTROLYTE IN CONTROLLED CONTINUOUS FLOW |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Alahi et al. | A temperature compensated smart nitrate-sensor for agricultural industry | |
JP4710061B2 (en) | Concrete component measuring apparatus and measuring method | |
CN106932465A (en) | Using the system and method for synchronous alternating flux analysis of biochemical feed liquid physicochemical property | |
Thirstrup et al. | Review on electrolytic conductivity sensors | |
US20050156604A1 (en) | Method of non-contact measuring electrical conductivity of electrolytes with using primary measuring transformer | |
US5266899A (en) | Salt analyzer switchably capable of employing contact and non-contact conductivity probes | |
Wu et al. | Determination of fat content in UHT milk by electroanalytical method | |
RU2519495C1 (en) | Method of measuring electroconductivity of electrolyte solution | |
Luloff et al. | Examination of Dodd and Deeds solutions for a transmit-receive eddy current probe above a layered planar structure | |
Su et al. | A theoretical study on resistance of electrolytic solution: Measurement of electrolytic conductivity | |
Zhang et al. | An intelligent four-electrode conductivity sensor for aquaculture | |
RU106375U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF SOLUTIONS OF ELECTROLYTE IN CONTROLLED CONTINUOUS FLOW | |
Szyszkiewicz et al. | Breakthrough in modeling of electrodiffusion processes: Continuation and extensions of the classical work of Richard Buck | |
CN108333223A (en) | The formulating method of iron concentration bioassay standard curve and its application | |
RU2789605C1 (en) | Method for detecting and determining concentration of nano-objects in complex solutions | |
RU2498284C1 (en) | Comparator unit for measurement of sea water salinity | |
RU2365909C2 (en) | Saline tester | |
Clarke et al. | Eddy-current effects in an electromagnetic flowmeter | |
CN117451826A (en) | Method for constructing electromagnetic measurement model of gas-liquid two-phase flow time-frequency domain | |
Tejaswini et al. | Conductivity sensors for water quality monitoring: a brief review | |
Sebko et al. | Four-parameter electromagnetic method for determining the parameters of brewery effluents | |
UA60955C2 (en) | Method for contactlessly measuring conductivity of film polymeric electrolyte by a combined transducer | |
RU2580173C1 (en) | Device for measuring magnetic characteristics of samples from electrotechnical steel plates of arbitrary shape | |
Ilin et al. | FEED AND DELIVERY WATER QUALITY CONTROL METHOD | |
Ribeiro et al. | Inductive conductivity cell for water salinity monitoring |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151225 |