RU2538446C1 - Устройство для определения электрической проводимости жидкостей - Google Patents

Устройство для определения электрической проводимости жидкостей Download PDF

Info

Publication number
RU2538446C1
RU2538446C1 RU2013127105/28A RU2013127105A RU2538446C1 RU 2538446 C1 RU2538446 C1 RU 2538446C1 RU 2013127105/28 A RU2013127105/28 A RU 2013127105/28A RU 2013127105 A RU2013127105 A RU 2013127105A RU 2538446 C1 RU2538446 C1 RU 2538446C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
output
switch
segments
electrode
Prior art date
Application number
RU2013127105/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013127105A (ru
Inventor
Александр Леонидович Виноградов
Юрий Леонидович Виноградов
Светлана Сергеевна Зорина
Сергей Васильевич Румянцев
Николай Степанович Серов
Алексей Вениаминович Соколов
Original Assignee
Александр Леонидович Виноградов
Юрий Леонидович Виноградов
Светлана Сергеевна Зорина
Сергей Васильевич Румянцев
Николай Степанович Серов
Алексей Вениаминович Соколов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Леонидович Виноградов, Юрий Леонидович Виноградов, Светлана Сергеевна Зорина, Сергей Васильевич Румянцев, Николай Степанович Серов, Алексей Вениаминович Соколов filed Critical Александр Леонидович Виноградов
Priority to RU2013127105/28A priority Critical patent/RU2538446C1/ru
Publication of RU2013127105A publication Critical patent/RU2013127105A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2538446C1 publication Critical patent/RU2538446C1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Использование: для определения электрической проводимости жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит кондуктометрический датчик контактного типа, электрод 1 датчика состоит из нескольких сегментов 2, 3 и 4, а электрод 5 выполнен сплошным и является общим для сегментов 2, 3 и 4. Устройство также содержит функциональный генератор 6, включающий интегратор 7, триггер Шмитта 8 и усилитель 9, и датчик температуры 15, микропроцессор 11, коммутаторы 10, 14. Первый, второй и третий выходы коммутатора 14 подсоединены к сегментам 2, 3 и 4. Технический результат: расширение диапазона измерения и повышение точности измерения электрической проводимости жидкости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению электропроводности жидких сред и определению по данным электропроводности уровня их солесодержания.
Известны устройства кондуктометрического типа для определения электрической проводимости жидкостей, содержащие кондуктометрический датчик, реализованный в виде одной двухэлектродной измерительной ячейки [Авторское свидетельство СССР №855469, МПК G01N 27/02, 1981 г., авторское свидетельство СССР №1733989, МПК G01N 27/02, 1992 г., патент РФ №2027174, МПК G01N 27/02, 1995 г.].
Общим недостатком указанных устройств является ограниченный диапазон измерения электропроводности, обусловленной использованием одной кондуктометрической ячейки с заранее заданной постоянной ячейки.
В качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения по достигаемому результату выбрано устройство для определения электрической проводимости жидкостей (Кондуктометр «АГАТ-2». Руководство по эксплуатации РЭ 4215-006-27428832-01. www.td-anion.ru/tech/AGAT-2_RE). Известное устройство содержит проточный трехэлектродный кондуктометрический датчик контактного типа, причем один из электродов датчика является центральным, а два других - крайними и образуют с центральным электродом две кондуктометрические ячейки, генератор переменного напряжения и преобразователь выходного сигнала в частоту, подсоединенные к кондуктометрический датчику, микропроцессор, связанный с генератором и преобразователем, и датчик температуры.
Постоянные кондуктометрических ячеек в известном устройстве различаются примерно в 100 раз, что позволяет расширить диапазон измерения электрической проводимости жидкостей по сравнению с устройствами аналогичного назначения, в которых используется одна кондуктометрическая ячейка.
Однако построение в известном устройстве кондуктометрического датчика на основе двух ячеек с фиксированными - хотя и существенно различными - постоянными, не решает полностью задачу создания устройства, способного измерять в широком диапазоне электрическую проводимость жидкостей и, соответственно, определять в широком диапазоне с заданной погрешностью их солесодержание.
Технический результат заявляемого изобретения - расширение диапазона измерения и повышение точности измерения электрической проводимости жидкостей и их солесодержания за счет динамической оптимизации параметров кондуктометрического датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения электрической проводимости жидкостей, содержащем кондуктометрический датчик контактного типа, средства подачи переменного напряжения на электроды датчика, микропроцессор и датчик температуры, в кондуктометрическом датчике один электрод выполнен сегментированным и состоит, по крайней мере, из трех сегментов с различной площадью, а другой электрод выполнен сплошным и является общим для всех сегментов; средства подачи переменного напряжения на электроды кондуктометрического датчика выполнены в виде функционального генератора, содержащего последовательно соединенные интегратор, триггер Шмитта и усилитель, при этом вход функционального генератора соединен с выходом первого коммутатора, а выход связан с входом микропроцессора и сигнальным входом второго коммутатора; первый сигнальный вход первого коммутатора подключен к общему электроду кондуктометрического датчика; первый управляющий выход микропроцессора соединен с входом управления усилителя, а второй и третий управляющие выходы микропроцессора подключены, соответственно, к входам управления первого и второго коммутаторов; первый, второй и третий выходы второго коммутатора подсоединены к упомянутым сегментам электрода кондуктометрического датчика, а датчик температуры включен между четвертым выходом второго коммутатора и вторым сигнальным входом первого коммутатора, при этом кондуктометрический датчик, функциональный генератор и коммутаторы образуют параметрически управляемый автогенератор.
Указанный технический результат достигается также тем, что площади сегментов электрода кондуктометрического датчика соотносятся друг к другу как 1:2:4.
Указанный технический результат достигается также тем, что электроды кондуктометрического датчика имеют цилиндрическую форму.
Указанный технический результат достигается также тем, что выход функционального генератора связан с входом микропроцессора посредством последовательно соединенных согласующего устройства и линии связи протяженностью не менее 100 м.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство снабжено образцовым сопротивлением, один вывод которого соединен с пятым выходом второго коммутатора, а другой вывод подключен ко второму сигнальному входу первого коммутатора.
Изобретение иллюстрируется чертежом. На фиг.1 приведена блок-схема заявляемого устройства.
Устройство для определения электрической проводимости жидкостей включает кондуктометрический датчик контактного типа, реализованный в виде одной двухэлектродной измерительной ячейки. Электроды указанной ячейки образованы сегментированным электродом 1, состоящим, по крайней мере, из трех сегментов 2, 3 и 4 с различной площадью и сплошным электродом 5, являющимся общим для всех сегментом 2, 3 и 4. Сегменты 2, 3 и 4 расположены на равном расстоянии от общего электрода 5. Количество сегментов может быть более трех.
Соотношение площадей сегментов 2, 3 и 4 может быть различным. В предпочтительном варианте изобретения площади сегментов кондуктометрического датчика соотносятся друг к другу как 1:2:4.
Общий электрод 5 и сегменты 2, 3 и 4 могут иметь, например, цилиндрическую форму. Расстояние между сегментами 2, 3 и 4 может быть различным.
Кондуктометрический датчик характеризуется параметром A, который определяется как отношение площадей электродов 1 и 5 к расстоянию между ними d. В заявляемом устройстве параметр A варьируется.
Таким образом, в заявляемом устройстве кондуктометрический датчик характеризуется не «постоянной», а динамически варьируемым параметром A.
Заявляемое устройство содержит функциональный генератор 6 (генератор сигнала специальной формы), включающий интегратор 7, вход которого является входом генератора 6, триггер Шмитта 8, соединенный своим входом с выходом интегратора 7, и усилитель с переменным коэффициентом усиления 9, сигнальный вход которого подключен к выходу триггера Шмитта 8, а выход является выходом функционального генератора 6. Интегратор 7 может быть выполнен в виде операционного усилителя с конденсатором C в цепи обратной связи и постоянной времени T=RC, где R - сопротивление раствора между электродами кондуктометрической ячейки.
Вход функционального генератора 6 соединен с выходом первого коммутатора 10, первый сигнальный вход которого подключен к общему электроду 5 кондуктометрического датчика. Выход генератора 6 связан с входом микропроцессора 11. Выход генератора 6 может быть подключен к входу микропроцессора 11 посредством последовательно соединенных согласующего устройства 12 и линии связи 13. Согласующее устройство 12 может быть выполнено, например, в виде транзистора, работающего в ключевом режиме. Протяженность линии связи 13 может составлять не менее 100 м.
Выход генератора 6 также соединен с сигнальным входом второго коммутатора 14, вход управления которого подключен к первому управляющему выходу микропроцессора 11. Первый, второй и третий выходы коммутатора 14 подсоединены, соответственно, к сегментам 2, 3 и 4. Второй и третий управляющие выходы микропроцессора 11 подсоединены, соответственно, к входам управления коммутаторов 10 и 14.
Заявляемое устройство содержит датчик температуры 15, вход которого соединен с четвертым выходом коммутатора 14, а выход подключен ко второму сигнальному входу коммутатора 10.
Заявляемое устройство также содержит образцовое сопротивление 16, один вывод которого соединен с пятым выходом коммутатора 14, а другой вывод подключен ко второму сигнальному входу коммутатора 10.
В заявляемом устройстве функциональный генератор 6, коммутаторы 10 и 14 и кондуктометрический датчик с сегментированным электродом 1 и общим электродом 5 образуют параметрически управляемый автогенератор.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Кондуктометрический датчик и датчик температуры 15 погружаются в раствор, солесодержание которого требуется определить путем измерения его электропроводности. Исходная комбинация сегментов 2, 3, и 4 является произвольной. В параметрически управляемом автогенераторе возникают колебания, представляющие собой переменное двухполярное напряжение в форме меандра с частотой в диапазоне (fmax-fmin). Диапазон частот переменного двухполярного напряжения выбирается таким образом, чтобы избежать поляризации электродов кондуктометрического датчика.
Между электродами 2, 3, 4, и 5 кондуктометрического датчика, в растворе, в результате подачи на них возбуждающего переменного двухполярного напряжения протекает ток, обратно пропорциональный электропроводности раствора. Интегратор 7 интегрирует входной сигнал, а триггер Шмитта формирует из непрерывного сигнала, поступающего на его вход, двухполярный меандр, являющийся выходным сигналом генератора 6. Сопротивление кондуктометрического датчика является параметром, определяющим частоту двухполярного меандра.
Сигнал с выхода генератора 6 (с выхода усилителя 9) поступает на вход коммутатора 14 и через согласующее устройство 12 и линию связи 13 - на вход микропроцессора 11. Использование протяженной линии связи 11 позволяет располагать микропроцессор, выполняющий управляющие и вычислительные функции на значительном удалении от технологических объектов, содержащих жидкие среды, солесодержание которых требуется измерить. Как следствие, реализуется возможность использования устройства для дистанционного мониторинга параметров жидких сред технологических объектов, находящихся в зонах с повышенной опасностью.
С помощью микропроцессора 11 регулируется амплитуда напряжения на выходе усилителя 9.
Затем коммутатор 10 подключает на вход генератора 6 сигнал с выхода датчика температуры 15 (в этом режиме сигнал с кондуктометрического датчика на входе генератора 6 отсутствует), и микропроцессор 11 рассчитывает электропроводность раствора и определяет его солесодержание с учетом реальной температуры раствора.
Если частота возбуждающего переменного напряжения выходит за пределы диапазона (fmax-fmin), микропроцессор управляет коммутатором 14 таким образом, чтобы включить в работу необходимое число сегментов 2, 3 или 4. При этом могут возникать различные комбинации упомянутых сегментов. Так, сегментированный электрод 1 может быть образован, например, сегментами 2 и 3, 3 и 4, 2 и 4, или всеми тремя сегментами 2, 3 и 4.
При изменении числа включенных в работу сегментов 2, 3 и 4 изменяется площадь сегментированного электрода 1 и, соответственно - параметр датчика А и частота возбуждающего переменного напряжения. В результате посредством изменения частоты возбуждающего напряжения, подаваемого на электроды кондуктометрического датчика, осуществляется динамическая оптимизация параметра датчика А к текущим условиям в растворе, т.е. частота выходного сигнала функционального генератора 6 при данной величине сопротивления R выбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемую точность измерений.
Кроме того, процесс динамической оптимизации включает адаптивное изменение амплитуды возбуждающего переменного напряжения путем регулирования выходного сигнала усилителя 9.
Для учета и последующей корректировки влияния температуры на работу функционального генератора 6 используется образцовое сопротивление 16 с заранее известным омическим сопротивлением, слабо зависящим от температуры окружающей среды.
Таким образом, по сравнению с устройством, принятым в качестве ближайшего аналога, заявляемое устройство за счет реализации режима динамической оптимизации параметров кондуктометрического датчика - амплитуды возбуждающего напряжения и площади сегментированного электрода, характеризующего параметр А датчика и, соответственно, частоту возбуждающего напряжения - к текущим условиям в растворе позволяет производить измерения электропроводности и, соответственно, солесодержания жидкостей в более широком диапазоне и с более высокой точностью.

Claims (5)

1. Устройство для определения электрической проводимости жидкостей, содержащее кондуктометрический датчик контактного типа, средства подачи переменного напряжения на электроды датчика, микропроцессор и датчик температуры, отличающееся тем, что в кондуктометрическом датчике один электрод выполнен сегментированным и состоит, по крайней мере, из трех сегментов с различной площадью, а другой электрод выполнен сплошным и является общим для всех сегментов; средства подачи переменного напряжения на электроды кондуктометрического датчика выполнены в виде функционального генератора, содержащего последовательно соединенные интегратор, триггер Шмитта и усилитель; вход функционального генератора соединен с выходом первого коммутатора, а выход связан с входом микропроцессора и сигнальным входом второго коммутатора; первый сигнальный вход первого коммутатора подключен к общему электроду кондуктометрического датчика; первый управляющий выход микропроцессора соединен с входом управления усилителя, а второй и третий управляющие выходы микропроцессора подключены, соответственно, к входам управления первого и второго коммутаторов; первый, второй и третий выходы второго коммутатора подсоединены к упомянутым сегментам электрода кондуктометрического датчика, а датчик температуры включен между четвертым выходом второго коммутатора и вторым сигнальным входом первого коммутатора, при этом кондуктометрический датчик, функциональный генератор и коммутаторы образуют параметрически управляемый автогенератор.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площади сегментов электрода кондуктометрического датчика соотносятся друг к другу как 1:2:4.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды кондуктометрического датчика имеют цилиндрическую форму.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход функционального генератора связан с входом микропроцессора посредством последовательно соединенных согласующего устройства и линии связи протяженностью не менее 100 м.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено образцовым сопротивлением, один вывод которого соединен с пятым выходом второго коммутатора, а другой вывод подключен ко второму сигнальному входу первого коммутатора.
RU2013127105/28A 2013-06-13 2013-06-13 Устройство для определения электрической проводимости жидкостей RU2538446C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127105/28A RU2538446C1 (ru) 2013-06-13 2013-06-13 Устройство для определения электрической проводимости жидкостей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127105/28A RU2538446C1 (ru) 2013-06-13 2013-06-13 Устройство для определения электрической проводимости жидкостей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013127105A RU2013127105A (ru) 2014-12-20
RU2538446C1 true RU2538446C1 (ru) 2015-01-10

Family

ID=53278237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127105/28A RU2538446C1 (ru) 2013-06-13 2013-06-13 Устройство для определения электрической проводимости жидкостей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2538446C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU930090A1 (ru) * 1978-07-27 1982-05-23 Предприятие П/Я А-1297 Устройство дл измерени электропроводности жидкости
SU1589182A1 (ru) * 1988-05-27 1990-08-30 Донецкий государственный университет Устройство дл измерени удельной электрической проводимости жидкости
RU2054663C1 (ru) * 1992-12-10 1996-02-20 Институт новых химических проблем РАН Кондуктометрический датчик
RU2079851C1 (ru) * 1992-06-01 1997-05-20 Александр Борисович Пинус Устройство для измерения электропроводности жидкости
US20040182722A1 (en) * 2003-03-20 2004-09-23 Diametrics Medical, Inc. Apparatus and method for analytical determinations using amperometric techniques

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU930090A1 (ru) * 1978-07-27 1982-05-23 Предприятие П/Я А-1297 Устройство дл измерени электропроводности жидкости
SU1589182A1 (ru) * 1988-05-27 1990-08-30 Донецкий государственный университет Устройство дл измерени удельной электрической проводимости жидкости
RU2079851C1 (ru) * 1992-06-01 1997-05-20 Александр Борисович Пинус Устройство для измерения электропроводности жидкости
RU2054663C1 (ru) * 1992-12-10 1996-02-20 Институт новых химических проблем РАН Кондуктометрический датчик
US20040182722A1 (en) * 2003-03-20 2004-09-23 Diametrics Medical, Inc. Apparatus and method for analytical determinations using amperometric techniques

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013127105A (ru) 2014-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5749521A (en) Moisture sensing electronic irrigation control
US8664965B2 (en) Device for the measurement of electrical properties of fluids and method for measuring said electrical properties
RU2018107038A (ru) Приводное и сенсорное устройство на основе электроактивного полимера
US7772854B2 (en) High-conductivity contacting-type conductivity measurement
JP2013200193A (ja) 水分検出装置、電気伝導度検出装置、センサネットワークシステム、プログラム、水分検出方法および電気伝導度検出方法
Moya Harmonic analysis in ideal ion-exchange membrane systems
RU2538446C1 (ru) Устройство для определения электрической проводимости жидкостей
JP2008032550A (ja) 静電容量型の検出装置
EA201291425A1 (ru) Способ эксплуатации прибора для сушки белья и прибор для сушки белья
Matyakubova et al. Study of the main parameters of the capacitive converter
JP7068943B2 (ja) 亜酸化窒素濃度検出装置
CN105652096B (zh) 电导率的测试装置和用电设备
KR20190001439A (ko) 전기전도도 측정 장치 및 방법
RU2316113C2 (ru) Способ измерения параметров подстилающей среды и устройство для его осуществления
JP5710384B2 (ja) 化学物質判別回路、化学物質の判別方法及び化学物質判定用測定回路
EP3502718B1 (en) Capacitance detection device and optical wavelength-selective filter device
Riquelme et al. A device for measuring conductivity of dispersions
JP2004271494A (ja) 土中水分スイッチ
KR102263948B1 (ko) 미세 유체 칩 및 그를 포함하는 액체의 전기적 특성 평가 시스템 및 액체의 전기적 특성 평가 방법
Kompan et al. Low-frequency oscillations of the impedance of electrolyte moving in an electro-osmotic regime
Shah et al. Study of complex permittivity spectra of binary mixtures of 2-chloroaniline and methanol in frequency range 10 KHz to 2 MHz at different temperatures
JP2009128355A (ja) 静電容量型近接センサにおける自動校正方法
RU2582487C1 (ru) Устройство для определения концентрации кислорода
PL231529B1 (pl) Sposób wyznaczania dokładności pomiarowej elektrody woltamperometrycznej
RU2601275C1 (ru) Устройство для измерения концентрации сыпучего материала

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150614