RU2538446C1 - Устройство для определения электрической проводимости жидкостей - Google Patents
Устройство для определения электрической проводимости жидкостей Download PDFInfo
- 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
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.
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)
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 |
-
2013
- 2013-06-13 RU RU2013127105/28A patent/RU2538446C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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 |