RU2549246C1 - Conductometer - Google Patents

Conductometer Download PDF

Info

Publication number
RU2549246C1
RU2549246C1 RU2014151905/93A RU2014151905A RU2549246C1 RU 2549246 C1 RU2549246 C1 RU 2549246C1 RU 2014151905/93 A RU2014151905/93 A RU 2014151905/93A RU 2014151905 A RU2014151905 A RU 2014151905A RU 2549246 C1 RU2549246 C1 RU 2549246C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
output
transformers
converter
winding
Prior art date
Application number
RU2014151905/93A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович Шаповалов
Original Assignee
Морской гидрофизический институт
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 Морской гидрофизический институт filed Critical Морской гидрофизический институт
Priority to RU2014151905/93A priority Critical patent/RU2549246C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2549246C1 publication Critical patent/RU2549246C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: conductometer comprises an alternating voltage generator (1), the outlet of which is connected to a reference inlet of a converter (2) code-voltage and to a transformer differential conductometric converter (3). The transformer converter (3) comprises the first (4), second (5) and third (6) transformers, the first communication element (8), covering cores of the first (4) and third (6) transformers, and the second communication element (11), covering cores of the second (5) and third (6) transformers. It also comprises the first wire communication winding (9), between the first (4) and third (6) transformers, the outlets of which are connected to the first terminal block (14), and the second wire communication winding (12), between the second (5) and third (6) transformers, leads of which are connected to the second terminal block (15). The first lead of the first winding (7) of the first transformer (4) is connected to the outlet of the alternating voltage generator (1), the reference inlet of a synchronous detector (17) and the reference inlet of the converter (2) code-voltage, the outlet of which is directly connected to the first lead of the first winding (10) of the second transformer (5). The control inlet of the converter (2) code-voltage is connected to the outlet of a control unit (18). The first lead of the first winding (13) of the third transformer (6) is connected to the inlet of a selective amplifier (16), the outlet of which is connected with the control inlet of the synchronous detector (17), the outlet of which is connected in series with a control unit (18), a microcontroller (19) and a digital indication device (20). The second leads of the first windings of all three transformers are connected to the common bus of the device.
EFFECT: increased accuracy of measurement and expansion of functional capabilities, possibility of precision measurement of active conductivities and resistances.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерений относительной электрической проводимости и солености жидкостей (например, морской воды) и может быть использовано в метрологии в качестве образцовых средств, а также для измерения активных проводимостей и сопротивлений.The invention relates to techniques for measuring the relative electrical conductivity and salinity of liquids (for example, sea water) and can be used in metrology as exemplary tools, as well as for measuring active conductivities and resistances.

Известен солемер [1], который содержит генератор переменного напряжения, выход которого соединен через аналоговый переключатель с трансформаторным кондуктометрическим преобразователем. Преобразователь состоит из первого, второго и третьего трансформаторов, первого элемента связи, внутри которого имеется полость для заполнения исследуемой или образцовой жидкостью, охватывающего первый и третий трансформаторы, и второго элемента связи, для заполнения исследуемой жидкостью, охватывающего второй и третий трансформаторы. Устройство содержит преобразователь код-напряжение и ток, который соединен с первым выводом обмотки второго трансформатора. Первый вывод третьего трансформатора соединен с усилителем, который последовательно соединен с синхронным детектором и блоком индикации. Выход генератора переменного напряжения соединен с опорным входом синхронного детектора, с опорным входом преобразователя код-напряжение и ток и с первым выводом обмотки первого трансформатора кондуктометрического преобразователя. Выходы одной из обмоток каждого трансформатора соединены с общей шиной. Второй вывод третьего трансформатора соединен с выводом резистора, второй вывод которого соединен с вторым выходом аналогового переключателя.Known salimeter [1], which contains an alternating voltage generator, the output of which is connected via an analog switch with a transformer conductometric Converter. The converter consists of the first, second and third transformers, the first coupling element, inside which there is a cavity for filling with the test or reference fluid covering the first and third transformers, and the second coupling element for filling with the test fluid covering the second and third transformers. The device comprises a code-voltage converter and a current that is connected to the first terminal of the winding of the second transformer. The first terminal of the third transformer is connected to an amplifier, which is connected in series with a synchronous detector and an indication unit. The output of the alternating voltage generator is connected to the reference input of the synchronous detector, to the reference input of the code-voltage and current converter, and to the first terminal of the winding of the first transformer of the conductivity converter. The outputs of one of the windings of each transformer are connected to a common bus. The second terminal of the third transformer is connected to the terminal of the resistor, the second terminal of which is connected to the second output of the analog switch.

Сходными с существенными признаками заявленного изобретения являются такие признаки рассматриваемого аналога: генератор переменного напряжения, который подключен к одному из входов кондуктометрического преобразователя на базе трех трансформаторов и двух элементов связи, при этом одна из обмоток каждого трансформатора подключена к общей шине, преобразователь код-напряжение и ток, подключенный к генератору и к одному из входов кондуктометрического преобразователя, усилитель, соединенный с выходом кондуктометрического преобразователя и с входом синхронного детектора, который подключен к преобразователю код-напряжение и ток и связан с устройством индикации.Similar to the essential features of the claimed invention are the following features of the analogue under consideration: an alternating voltage generator, which is connected to one of the inputs of the conductivity converter based on three transformers and two communication elements, while one of the windings of each transformer is connected to a common bus, a code-voltage converter, and current connected to the generator and to one of the inputs of the conductivity transducer, an amplifier connected to the output of the conductometric transducer For and with the input of the synchronous detector, which is connected to the code-voltage and current converter and connected to the indicating device.

Этот аналог в определенной степени повышает точность измерения, однако его недостатком является внесение дополнительной погрешности аналогового переключателя и погрешности измерения температуры с помощью жидкостного витка связи с образцовой водой. Солемер не позволяет осуществлять оценку линейности характеристики преобразования во всем диапазоне измерения относительной электрической проводимости (ОЭП) и солености.This analogue to some extent increases the accuracy of the measurement, however, its disadvantage is the introduction of additional error of the analog switch and the error of temperature measurement using a liquid loop connection with reference water. The salimeter does not allow an assessment of the linearity of the conversion characteristics in the entire measurement range of relative electrical conductivity (OEP) and salinity.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является кондуктометр [2], выбранный в качестве прототипа. Он содержит генератор переменного напряжения, подключенный к одному из входов трансформаторного кондуктометрического преобразователя. Преобразователь состоит из первого, второго и третьего трансформаторов, первого элемента связи, охватывающего сердечники первого и третьего трансформаторов, и второго элемента связи, охватывающего сердечники второго и третьего трансформаторов. Устройство содержит подключенный к одному из выводов обмотки третьего трансформатора усилитель, последовательно соединенный с синхронным детектором, блоком управления и устройством цифровой индикации. В состав устройства входит преобразователь код-напряжение, опорный вход которого подключен к одному из выходов генератора, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления и входу устройства цифровой индикации, а выход - к входу масштабного усилителя, выход которого подключен к одной из обмоток второго трансформатора. При этом выход генератора подключен к одной из обмоток первого трансформатора. Другой выход генератора соединен с опорным входом синхронного детектора. Выводы одной из обмоток каждого из трансформаторов кондуктометрического преобразователя соединены с общей шиной устройства.The closest to the invention in terms of essential features is a conductometer [2], selected as a prototype. It contains an alternating voltage generator connected to one of the inputs of the transformer conductometric converter. The converter consists of the first, second and third transformers, the first communication element covering the cores of the first and third transformers, and the second communication element covering the cores of the second and third transformers. The device comprises an amplifier connected to one of the windings of the third transformer, connected in series with a synchronous detector, a control unit and a digital indication device. The device includes a code-voltage converter, the reference input of which is connected to one of the outputs of the generator, the control input of which is connected to the output of the control unit and the input of the digital display device, and the output is connected to the input of a large-scale amplifier, the output of which is connected to one of the windings of the second transformer . The output of the generator is connected to one of the windings of the first transformer. The other output of the generator is connected to the reference input of the synchronous detector. The findings of one of the windings of each of the transformers of the conductivity transducer are connected to the common bus of the device.

Сходными существенными признаками прототипа и заявленного технического решения являются: генератор переменного напряжения, выход которого подключен к опорному входу преобразователя код-напряжение и к трансформаторному дифференциальному кондуктометрическому преобразователю, который содержит первый, второй и третий трансформаторы, первый элемент связи, охватывающий сердечники первого и третьего трансформаторов, и второй элемент связи, охватывающий сердечники второго и третьего трансформаторов, при этом первый вывод первой обмотки первого трансформатора соединен с выходом генератора переменного напряжения, опорным входом синхронного детектора и опорным входом преобразователя код-напряжение, выход которого связан с первым выводом первой обмотки второго трансформатора, а управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, первый вывод первой обмотки третьего трансформатора соединен с входом избирательного усилителя, выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора, выход которого соединен с входом блока управления, выход которого связан с устройством цифровой индикации, при этом вторые выводы первых обмоток всех трех трансформаторов соединены с общей шиной.Similar essential features of the prototype and the claimed technical solution are: an alternating voltage generator, the output of which is connected to the reference input of the code-voltage converter and to a transformer differential conductometric converter, which contains the first, second and third transformers, the first communication element covering the cores of the first and third transformers and a second coupling element spanning the cores of the second and third transformers, wherein the first terminal of the first winding the first transformer is connected to the output of the alternating voltage generator, the reference input of the synchronous detector and the reference input of the code-voltage converter, the output of which is connected to the first output of the first winding of the second transformer, and the control input of which is connected to the output of the control unit, the first output of the first winding of the third transformer is connected to the input of the selective amplifier, the output of which is connected to the control input of the synchronous detector, the output of which is connected to the input of the control unit, the output of which connected to a digital display device, while the second terminals of the first windings of all three transformers are connected to a common bus.

Суммарная погрешность

Figure 00000001
измерения относительной электрической проводимости прототипа определяется суммой погрешностей преобразователя код-напряжение
Figure 00000002
масштабного усилителя
Figure 00000003
и геометрических постоянных жидкостных витков связи образцовой воды Δо и измеряемой пробы Δп:Total error
Figure 00000001
measuring the relative electrical conductivity of the prototype is determined by the sum of the errors of the code-voltage converter
Figure 00000002
scale amplifier
Figure 00000003
and geometric constant fluid coils of the reference water Δ about and the measured sample Δ p :

Figure 00000004
Figure 00000004

Калибровку такого кондуктометра выполняют в двух точках по дистиллированной воде и по образцовой, стандартной (IAPSO STANDARD SEEWATER) воде, выпускаемой только за рубежом. (Проверку линейности характеристики преобразования кондуктометра можно производить в отдельных точках по образцовым водам разной относительной электрической проводимости и солености, которые изготавливают за рубежом по отдельному заказу. По результатам определения нелинейности, для повышения точности измерений, в особенности при прецизионных измерениях, вносят соответствующие поправки на нелинейность). Такой способ является дорогим (одна ампула стандартной воды стоит 150$ США) и не позволяет в полной мере определять нелинейность характеристики преобразования во всем диапазоне измерения.Calibration of such a conductometer is carried out at two points with distilled water and standard, standard (IAPSO STANDARD SEEWATER) water, produced only abroad. (Verification of the linearity of the conversion characteristics of the conductometer can be performed at separate points according to model waters of different relative electrical conductivity and salinity, which are manufactured abroad by a separate order. According to the results of determining nonlinearity, to improve the accuracy of measurements, especially with precision measurements, appropriate corrections for nonlinearity ) This method is expensive (one ampoule of standard water costs $ 150 US) and does not allow to fully determine the non-linearity of the conversion characteristics in the entire measurement range.

Недостатком прототипа являются то, что он не обеспечивает требуемой точности во всем диапазоне измерения относительной электрической проводимости и требует значительных эксплуатационных затрат.The disadvantage of the prototype is that it does not provide the required accuracy in the entire measurement range of the relative electrical conductivity and requires significant operating costs.

В основу изобретения поставлена задача создания кондуктометра, в котором за счет изменения функционального построения узлов электронного блока, а также введения дополнительных элементов, обеспечивается достижение технического результата - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей кондуктометра. Дополнительным техническим результатом является возможность прецизионного измерения активных проводимостей и сопротивлений.The basis of the invention is the task of creating a conductometer, in which by changing the functional design of the electronic unit nodes, as well as introducing additional elements, the technical result is achieved - improving the measurement accuracy and expanding the functionality of the conductometer. An additional technical result is the ability to accurately measure active conductivities and resistances.

Поставленная задача решается тем, что в кондуктометре, который содержит генератор переменного напряжения, выход которого подключен к опорному входу преобразователя код-напряжение и к трансформаторному дифференциальному кондуктометрическому преобразователю, который содержит первый, второй и третий трансформаторы, первый элемент связи, охватывающий сердечники первого и третьего трансформаторов, и второй элемент связи, охватывающий сердечники второго и третьего трансформаторов, при этом первый вывод первой обмотки первого трансформатора соединен с выходом генератора переменного напряжения, опорным входом синхронного детектора и опорным входом преобразователя код-напряжение, выход которого связан с первым выводом первой обмотки второго трансформатора, а управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, первый вывод первой обмотки третьего трансформатора соединен с входом избирательного усилителя, выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора, выход которого соединен с входом блока управления, выход которого связан с устройством цифровой индикации, при этом вторые выводы первых обмоток всех трех трансформаторов соединены с общей шиной, новым является то, что трансформаторный преобразователь содержит первую проводную обмотку связи, между первым и третьим трансформаторами, выводы которой подсоединены к первому клеммнику, и вторую проводную обмотку связи, между вторым и третьим трансформаторами, выводы которой подсоединены ко второму клеммнику, выход преобразователя код-напряжение соединен с первым выводом первой обмотки второго трансформатора непосредственно, управляющий вход преобразователя код-напряжение совместно с выходом блока управления соединены с входом микроконтроллера, выход которого соединен с входом устройства цифровой индикации.The problem is solved in that in the conductometer, which contains an alternating voltage generator, the output of which is connected to the reference input of the code-voltage converter and to the transformer differential conductometric converter, which contains the first, second and third transformers, the first communication element, covering the cores of the first and third transformers, and a second communication element, covering the cores of the second and third transformers, while the first output of the first winding of the first transform the torus is connected to the output of the alternating voltage generator, the reference input of the synchronous detector and the reference input of the code-voltage converter, the output of which is connected to the first output of the first winding of the second transformer, and the control input of which is connected to the output of the control unit, the first output of the first winding of the third transformer is connected to the input selective amplifier, the output of which is connected to the control input of the synchronous detector, the output of which is connected to the input of the control unit, the output of which is connected to devices m digital indication, while the second terminals of the first windings of all three transformers are connected to a common bus, the new one is that the transformer converter contains a first wire connection winding, between the first and third transformers, the terminals of which are connected to the first terminal block, and a second wire connection winding, between the second and third transformers, the terminals of which are connected to the second terminal block, the output of the code-voltage converter is connected directly to the first terminal of the first winding of the second transformer but, the control input of the code-voltage converter together with the output of the control unit is connected to the input of the microcontroller, the output of which is connected to the input of the digital indication device.

Исключение масштабного усилителя и введение микроконтроллера, позволяющего выполнять масштабирование в цифровом виде, исключает погрешность масштабного усилителя.The exception of the large-scale amplifier and the introduction of a microcontroller that allows digital scaling, eliminates the error of the large-scale amplifier.

Кроме этого, введение дополнительных двух проводных обмоток связи, одна · из которых - между первым и третьим трансформаторами, а другая - между вторым и третьим трансформаторами, дает возможность определять и контролировать нелинейность преобразования кондуктометра во всем диапазоне измерения, что позволяет повысить точность измерения и, дополнительно, производить измерения с высокой точностью активных проводимостей и сопротивлений.In addition, the introduction of two additional wire windings of communication, one of which is between the first and third transformers, and the other between the second and third transformers, makes it possible to determine and control the nonlinearity of the conductometer conversion in the entire measurement range, which allows to increase the measurement accuracy and, Additionally, measure with high accuracy the active conductivities and resistances.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, на которых изображено: фиг. 1 - функциональная схема устройства; фиг. 2 - схема трансформаторного кондуктометрического преобразователя.The invention is illustrated using the drawings, which depict: FIG. 1 is a functional diagram of a device; FIG. 2 is a diagram of a transformer conductometric converter.

Кондуктометр содержит генератор 1 переменного напряжения, выход которого подключен к опорному входу преобразователя 2 код-напряжение (ПКН) и к первому входу трансформаторного дифференциального кондуктометрического преобразователя 3, ко второму входу которого подключен преобразователь 2 код-напряжение.The conductometer contains an alternating voltage generator 1, the output of which is connected to the reference input of the code-voltage converter 2 (PCN) and to the first input of the transformer differential conductometric converter 3, to the second input of which the code-voltage converter 2 is connected.

Трансформаторный кондуктометрический преобразователь 3 включает в себя первый 4, второй 5 и третий 6 трансформаторы. Первый трансформатор 4 (Τ 1) имеет первую обмотку 7, к первому выводу которой подключен выход генератора 1, вторую обмотку 8 и третью обмотку 9. Второй трансформатор 5 (Т 2) имеет первую обмотку 10, к первому выводу которой подключен выход преобразователя 2 код-напряжение, вторую обмотку 11 и третью обмотку 12. Третий трансформатор 6 (Т 3) имеет первую (выходную) обмотку 13, первый вывод которой является выходом преобразователя 3, и вторую, третью, четвертую и пятую обмотки, которые одновременно являются соответственно второй и третьей (8 и 9) обмотками первого трансформатора 4 и второй и третьей (11 и 12) обмотками второго трансформатора 5. То есть, обмотки связи 8 и 9 охватывают первый 4 и третий 6 трансформаторы, а обмотки связи 11 и 12 охватывают второй 5 и третий 6 трансформаторы. Вторые выводы первой обмотки каждого из трансформаторов 4-6 соединены с общей шиной устройства.The transformer conductometric converter 3 includes the first 4, second 5 and third 6 transformers. The first transformer 4 (Τ 1) has a first winding 7, to the first output of which is connected the output of the generator 1, the second winding 8 and the third winding 9. The second transformer 5 (T 2) has a first winding 10, to the first output of which the output of the converter 2 is connected -voltage, the second winding 11 and the third winding 12. The third transformer 6 (T 3) has a first (output) winding 13, the first output of which is the output of the converter 3, and the second, third, fourth and fifth windings, which are simultaneously the second and third (8 and 9) windings of the first of the second transformer 4 and the second and third (11 and 12) windings of the second transformer 5. That is, the communication windings 8 and 9 cover the first 4 and third 6 transformers, and the communication windings 11 and 12 cover the second 5 and third 6 transformers. The second terminals of the first winding of each of the transformers 4-6 are connected to a common device bus.

Обмотки 8 и 11 представляют собой жидкостные витки связи, выполненные из стеклянных (кварцевых) ячеек, которые схематично представлены на фиг. 2. Причем ячейка 11 заполнена образцовой жидкостью (морской водой), а ячейка 8 -измеряемой пробой. Обе ячейки 8, 11 с трансформаторами 4-6 помещаются в емкость, заполняемую силиконовым маслом с целью выравнивания температур обеих ячеек.The windings 8 and 11 are liquid coupling coils made of glass (quartz) cells, which are schematically represented in FIG. 2. Moreover, cell 11 is filled with reference fluid (sea water), and cell 8 is a measurable sample. Both cells 8, 11 with transformers 4-6 are placed in a container filled with silicone oil in order to equalize the temperatures of both cells.

Обмотка связи 9 своими выводами подключена к клеммнику 14 (Кл. 1), а обмотка связи 12 - к клеммнику 15 (Кл. 2). К клеммникам 14, 15 подключают резисторы, магазины сопротивлений с целью проверки линейности характеристики преобразования кондуктометра и использования кондуктометра в режиме измерений активных сопротивлений или проводимостей.The communication winding 9 with its conclusions is connected to the terminal block 14 (Cl. 1), and the communication winding 12 is connected to the terminal block 15 (Cl. 2). Resistors, resistance stores are connected to the terminal blocks 14, 15 in order to check the linearity of the conversion characteristics of the conductivity meter and the use of the conductivity meter in the mode of measuring active resistances or conductivities.

Первый вывод первой обмотки 13 третьего трансформатора 6 подключен к входу избирательного усилителя 16, который последовательно соединен с управляющим входом синхронного детектора 17, блоком управления 18, микроконтроллером 19 и устройством цифровой индикации 20.The first output of the first winding 13 of the third transformer 6 is connected to the input of the selective amplifier 16, which is connected in series with the control input of the synchronous detector 17, the control unit 18, the microcontroller 19 and the digital display device 20.

Выход блока управления 18 и вход микроконтроллера 19 соединены с первым (управляющим) входом преобразователя код-напряжение 2, второй (опорный) вход которого соединен с выходом генератора 1, с первым выводом первой обмотки 7 первого трансформатора 4 и опорным входом синхронного детектора 17. Предусмотрено необходимое заземление элементов устройства.The output of the control unit 18 and the input of the microcontroller 19 are connected to the first (control) input of the code-voltage converter 2, the second (reference) input of which is connected to the output of the generator 1, with the first output of the first winding 7 of the first transformer 4 and the reference input of the synchronous detector 17. It is provided necessary grounding of device elements.

Работа кондуктометра при измерении относительной электрической проводимости происходит следующим образом.The conductometer when measuring the relative electrical conductivity occurs as follows.

Трансформаторный дифференциальный кондуктометрический преобразователь 3 в данном случае представляет собой трансформаторный уравновешивающий мост переменного тока, в котором одно плечо моста образовано первым трансформатором 4 и проводимостью жидкостного витка связи 8, а второе плечо - вторым трансформатором 5 и проводимостью жидкостного витка связи 11. Третий трансформатор 6 представляет собой компаратор токов. В упрощенной форме, без учета комплексности элементов моста, уравнение преобразования такого трансформаторного кондуктометрического преобразователя будет иметь следующий вид.The transformer differential conductometric converter 3 in this case is a transformer balancing AC bridge, in which one shoulder of the bridge is formed by the first transformer 4 and the conductivity of the fluid communication circuit 8, and the second arm is the second transformer 5 and the conductivity of the fluid communication circuit 11. The third transformer 6 represents a current comparator. In a simplified form, without taking into account the complexity of the bridge elements, the transformation equation of such a transformer conductometric converter will have the following form.

Так, в витке связи 8 под действием напряжения

Figure 00000005
генератора 1 протекает ток
Figure 00000006
равный (с учетом, что количество витков обмотки витка связи 8 равно один):So, in the connection loop 8 under the action of voltage
Figure 00000005
generator
1 current flows
Figure 00000006
equal (given that the number of turns of the winding of the connection coil 8 is one):

Figure 00000007
Figure 00000007

где:

Figure 00000008
- число витков первой обмотки 7 первого трансформатора 4;Where:
Figure 00000008
- the number of turns of the first winding 7 of the first transformer 4;

RB.П - сопротивление жидкостного витка связи 8 измеряемой пробы.R B. P - resistance of the liquid loop connection 8 of the measured sample.

В витке связи 11 под действием напряжения с выхода ПКН 2 протекает компенсирующий ток 12, равныйIn the coil of communication 11 under the influence of voltage from the output of the PCN 2 flows compensating current 12 equal to

Figure 00000009
Figure 00000009

где

Figure 00000010
- коэффициент передачи преобразователя код-напряжение 2;Where
Figure 00000010
- the transfer coefficient of the code-voltage converter 2;

Figure 00000011
- число витков первой обмотки 10 второго трансформатора 5;
Figure 00000011
- the number of turns of the first winding 10 of the second transformer 5;

Figure 00000012
- сопротивление жидкостного витка связи 11 образцовой воды.
Figure 00000012
- the resistance of the liquid loop connection 11 model water.

На выходной обмотке 13 третьего трансформатора 6, представляющего собой компаратор тока, получаем разность токов 1! и 12, которая на обмотке 13 преобразуется в напряжение, которое затем усиливается в избирательном усилителе 16 до величины, обеспечивающей нормальную работу синхронного детектора 17 и блока управления 18. В синхронном детекторе 17 осуществляется выделение активной составляющей сигнала и преобразование в напряжение

Figure 00000013
которое сигнализирует, по изменению полярности выходного сигнала в процессе измерения, о состоянии уравновешивания трансформаторного моста.At the output winding 13 of the third transformer 6, which is a current comparator, we obtain the current difference 1! and 12, which on the winding 13 is converted into a voltage, which is then amplified in the selective amplifier 16 to a value that ensures the normal operation of the synchronous detector 17 and the control unit 18. In the synchronous detector 17, the active component of the signal is extracted and converted to voltage
Figure 00000013
which signals, by changing the polarity of the output signal during the measurement process, about the equilibrium state of the transformer bridge.

Блок управления 18 предназначен для выработки алгоритма уравновешивания трансформаторного моста и формирования по выходному сигналу с синхронного детектора 17 цифрового эквивалента (кода) измеряемого параметра.The control unit 18 is designed to develop an algorithm for balancing the transformer bridge and the formation of the output signal from the synchronous detector 17 of the digital equivalent (code) of the measured parameter.

В процессе измерения код последовательно изменяется по заданному, блоком управления 16, алгоритму уравновешивания, например, поразрядного уравновешивания, который поступает на ПКН 2, на выходе которого формируется напряжение компенсации. Последовательным подбором напряжений компенсации, формируемого на выходе ПКН, добиваются равенства токов I1 и I2, тем самым уравновешивая трансформаторный мост:During the measurement process, the code is sequentially changed according to the set, by the control unit 16, balancing algorithm, for example, bitwise balancing, which is supplied to the control panel 2, at the output of which a compensation voltage is generated. By successive selection of the compensation voltages generated at the output of the control panel, they achieve equal currents I 1 and I 2 , thereby balancing the transformer bridge:

Figure 00000014
Figure 00000014

Подставляем (2), (3) в (4) и получаем следующее уравнение преобразования трансформаторного моста:We substitute (2), (3) into (4) and obtain the following equation for the transformation of a transformer bridge:

Figure 00000015
Figure 00000015

В свою очередь, сопротивления

Figure 00000016
и
Figure 00000017
жидкостных витков связи связаны с удельной электрической проводимостью (УЭП) жидкостных витков, соответственно, 8 и 11 следующими выражениями:Resistance in turn
Figure 00000016
and
Figure 00000017
liquid coils of communication associated with the electrical conductivity (UEP) of the liquid coils, respectively, 8 and 11 with the following expressions:

Figure 00000018
Figure 00000018

где Сn - УЭП измеряемой пробы при температуре tп;where C n - conductivity of the measured sample at a temperature t p ;

Figure 00000019
- коэффициент преобразования (геометрический коэффициент формы) жидкостного витка связи (ячейки) с измеряемой пробой;
Figure 00000019
- the conversion coefficient (geometric shape factor) of the liquid loop of communication (cell) with the measured sample;

Figure 00000020
Figure 00000020

где Со - УЭП образцовой воды при температуре tо;where C about - UEP model water at a temperature t about ;

Figure 00000021
- коэффициент преобразования (геометрический коэффициент формы) жидкостного витка связи (ячейки) с образцовой водой.
Figure 00000021
- the conversion coefficient (geometric shape factor) of the liquid loop connection (cell) with model water.

Для обеспечения равенства температур, с целью исключения температурной погрешности измеряемой пробы и образцовой воды

Figure 00000022
трансформаторный кондуктометрический преобразователь 3 помещают (фиг. 2) в емкость 21, заполненную маслом, с обеспечением тщательного перемешивания масла.To ensure equal temperatures, in order to exclude the temperature error of the measured sample and reference water
Figure 00000022
a transformer conductometric transducer 3 is placed (Fig. 2) in a tank 21 filled with oil, ensuring thorough mixing of the oil.

Коэффициент передачи ПКН, как известно, изменяется в процессе измерения от 0 до 1 и равенThe transmission coefficient PKN, as you know, changes during the measurement from 0 to 1 and is equal to

Figure 00000023
Figure 00000023

где

Figure 00000024
- соответственно текущее и максимальное значение десятичного кода ПКН. Например, для 17-ти разрядного двоичного кода ПКН
Figure 00000025
131071.Where
Figure 00000024
- respectively, the current and maximum value of the decimal code of the PKN. For example, for a 17-bit binary code PKN
Figure 00000025
131071.

Подставляя выражение (8) в (7), получаем значение ОЭП измеряемой пробы, прямо пропорциональное коду такого аналого-цифрового преобразователя, работающего на переменном напряжении:Substituting the expression (8) in (7), we obtain the value of the OEC of the measured sample, which is directly proportional to the code of such an analog-to-digital converter operating on alternating voltage:

Figure 00000026
Figure 00000026

Далее код

Figure 00000027
поступает на микроконтроллер 19, где осуществляется его преобразование в физическую величину. Для обеспечения вычисления этой физической величины вначале осуществляется операция определения градуировочного коэффициента
Figure 00000028
Для этого в обе ячейки 8, 11 заливают образцовую воду, то есть,
Figure 00000029
и при этом значение ОЭП принимают равным
Figure 00000030
для полученного в результате измерения выходного кода
Figure 00000031
В этом случае в микроконтроллере 19 автоматически осуществляется определение градуировочного коэффициента
Figure 00000032
по которому в дальнейшем вычисляется значение ОЭП:Further code
Figure 00000027
enters the microcontroller 19, where it is converted to a physical quantity. To ensure the calculation of this physical quantity, an operation is first performed to determine the calibration coefficient
Figure 00000028
To do this, in both cells 8, 11 fill in sample water, that is,
Figure 00000029
and the value of the EIA is taken equal
Figure 00000030
for the resulting output code
Figure 00000031
In this case, the microcontroller 19 automatically determines the calibration coefficient
Figure 00000032
according to which the value of the EIA is further calculated:

Figure 00000033
Figure 00000033

где

Figure 00000034
- микропроцессорный коэффициент, учитывающий разные геометрические коэффициенты формы жидкостных витков связи.Where
Figure 00000034
- microprocessor coefficient taking into account different geometric coefficients of the form of liquid coils of communication.

По определенному коэффициенту

Figure 00000035
и определяется физическая величина ОЭП:By a certain ratio
Figure 00000035
and the physical magnitude of the OEP is determined:

Figure 00000036
Figure 00000036

Приведенное выше справедливо при идеальной линейной характеристике измерительного тракта - линейности ПКН 2, трансформаторного дифференциального кондуктометрического преобразователя 3. В реальности, в особенности для высокоточных измерений, измерительный тракт обладает дифференциальной нелинейностью, причем по всей шкале измерения.The above is true for an ideal linear characteristic of the measuring path — linearity of the PKN 2, transformer differential conductometric transducer 3. In reality, especially for high-precision measurements, the measuring path has differential nonlinearity, and along the entire measurement scale.

Для определения нелинейности характеристики преобразования используются введенные обмотки связи 9 и 12. В этом случае из жидкостных витков связи 8 и 11 сливается жидкость, тем самым разрываются эти витки связи. После этого к витку связи 12 посредством клеммника 15 подключается прецизионное образцовое сопротивление (например, С5-61, С2-29, специально отобранные) величиной, близкой к сопротивлению жидкостного витка связи 11 (с образцовой жидкостью), а к витку связи 9 посредством клеммника 14 подключается прецизионный магазин сопротивления или (если точность магазина сопротивления недостаточна) последовательно подключается ряд прецизионных сопротивлений. В этом режиме работа кондуктометра аналогична вышеописанной, и характеристика преобразования для электрического сопротивления, в соответствии с выражениями (5) и (10), будет иметь следующий вид:To determine the nonlinearity of the conversion characteristic, the introduced coupling windings 9 and 12 are used. In this case, the liquid is drained from the liquid coupling coils 8 and 11, thereby breaking these coupling coils. After that, a precision reference resistance (for example, C5-61, C2-29, specially selected) is connected to the communication coil 12 via the terminal strip 15 with a value close to the resistance of the liquid communication coil 11 (with the reference fluid), and to the communication coil 9 via the terminal block 14 a precision resistance magazine is connected or (if the accuracy of the resistance magazine is insufficient) a series of precision resistances is connected in series. In this mode, the conductometer operation is similar to that described above, and the conversion characteristic for electrical resistance, in accordance with expressions (5) and (10), will have the following form:

Figure 00000037
Figure 00000037

где

Figure 00000038
- образцовое сопротивление;
Figure 00000039
- измеряемое сопротивление.Where
Figure 00000038
- model resistance;
Figure 00000039
- measured resistance.

Выполнив измерения магазина сопротивления или прецизионных сопротивлений, определяют разность между показаниями кондуктометра и фактическим значением сопротивления:After measuring the store resistance or precision resistance, determine the difference between the readings of the conductivity meter and the actual value of the resistance:

Figure 00000040
Figure 00000040

Эти отклонения и характеризуют отклонение от линейности характеристики преобразования кондуктометра. Таким образом, зная эти отклонения, можно вводить поправки в показания кондуктометра при проведении измерений ОЭП морской воды или аппроксимировать характеристику преобразования ОЭП кондуктометра, выражение (11), полиномом соответствующей степени.These deviations characterize the deviation from the linearity of the conversion characteristics of the conductometer. Thus, knowing these deviations, it is possible to introduce corrections into the conductometer readings when measuring the SEP of seawater or to approximate the conversion characteristic of the conductivity meter of the conductometer, expression (11), with a polynomial of the corresponding degree.

Заявителем проведены испытания, которые показали, что такой способ коррекции результатов измерений позволяет повысить точность измерения в три раза.The applicant conducted tests, which showed that this method of correction of measurement results allows to increase the measurement accuracy by three times.

Для электрической проводимости характеристика преобразования будет иметь вид:For electrical conductivity, the conversion characteristic will be:

Figure 00000041
Figure 00000041

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. Авторское свидетельство СССР № 1599744, опубликовано 15.10.1990, Бюллетень № 38.1. USSR author's certificate No. 1599744, published October 15, 1990, Bulletin No. 38.

2. Авторское свидетельство СССР № 1337821, опубликовано 15.09.1987, Бюллетень № 34 - прототип.2. USSR copyright certificate No. 1337821, published September 15, 1987, Bulletin No. 34 - prototype.

Claims (1)

Кондуктометр, содержащий генератор (1) переменного напряжения, выход которого подключен к опорному входу преобразователя (2) код-напряжение и к трансформаторному дифференциальному кондуктометрическому преобразователю (3), который содержит первый (4), второй (5) и третий (6) трансформаторы, первый элемент связи (8), охватывающий сердечники первого (4) и третьего (6) трансформаторов, и второй элемент связи (11), охватывающий сердечники второго (5) и третьего (6) трансформаторов, при этом первый вывод первой обмотки (7) первого трансформатора (4) соединен с выходом генератора (1) переменного напряжения, опорным входом синхронного детектора (17) и опорным входом преобразователя (2) код-напряжение, выход которого связан с первым выводом первой обмотки (10) второго трансформатора (5), а управляющий вход которого соединен с выходом блока управления (18), первый вывод первой обмотки (13) третьего трансформатора (6) соединен с входом избирательного усилителя (16), выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора (17), выход которого соединен с входом блока управления (18), при этом вторые выводы первых обмоток всех трех трансформаторов соединены с общей шиной, и устройство цифровой индикации (20), отличающийся тем, что трансформаторный преобразователь (3) содержит первую проводную обмотку связи (9), между первым (4) и третьим (6) трансформаторами, выводы которой подсоединены к первому клеммнику (14), и вторую проводную обмотку связи (12), между вторым (5) и третьим (6) трансформаторами, выводы которой подсоединены ко второму клеммнику (15), выход преобразователя (2) код-напряжение непосредственно соединен с первым выводом первой обмотки (10) второго трансформатора (5), выход блока управления (18) соединен с входом микроконтроллера (19), выход которого соединен с входом устройства цифровой индикации (20). A conductometer containing an alternating voltage generator (1), the output of which is connected to the reference input of the converter (2) code-voltage and to a transformer differential conductometric converter (3), which contains the first (4), second (5) and third (6) transformers , a first coupling element (8) covering the cores of the first (4) and third (6) transformers, and a second coupling element (11) covering the cores of the second (5) and third (6) transformers, with the first terminal of the first winding (7 ) of the first transformer (4) is connected to the output of the alternator voltage generator (1), the reference input of the synchronous detector (17) and the reference input of the converter (2) code-voltage, the output of which is connected to the first output of the first winding (10) of the second transformer (5), and the control input of which is connected to the output control unit (18), the first output of the first winding (13) of the third transformer (6) is connected to the input of the selective amplifier (16), the output of which is connected to the control input of the synchronous detector (17), the output of which is connected to the input of the control unit (18), while the second conclusions the first windings of all three transformers are connected to a common bus, and a digital display device (20), characterized in that the transformer converter (3) contains a first wire winding connection (9) between the first (4) and third (6) transformers, the conclusions of which connected to the first terminal block (14), and the second wire winding connection (12), between the second (5) and third (6) transformers, the terminals of which are connected to the second terminal block (15), the output of the converter (2) code-voltage is directly connected to the first output of the first winding (10) sec of the transformer (5), the output of the control unit (18) is connected to the input of the microcontroller (19), the output of which is connected to the input of the digital display device (20).
RU2014151905/93A 2014-12-18 2014-12-18 Conductometer RU2549246C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151905/93A RU2549246C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Conductometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151905/93A RU2549246C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Conductometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2549246C1 true RU2549246C1 (en) 2015-04-20

Family

ID=53289629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014151905/93A RU2549246C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Conductometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2549246C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667688C2 (en) * 2017-01-09 2018-09-24 Акционерное общество "Красный гидропресс" Device for recording conduction in liquids

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667688C2 (en) * 2017-01-09 2018-09-24 Акционерное общество "Красный гидропресс" Device for recording conduction in liquids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104808070B (en) A kind of converter valve thyristor level damping circuit parameter test device and method
CN108089141B (en) Error correction method and device of current measuring device based on current divider
CN105137378B (en) A kind of 2/1 intrinsic standoff ratio method for self-calibrating of divider
CN102368086A (en) Wheatstone bridge compensation resistance test method
CN103969614A (en) Calibration method for digital multimeter
CN109085427B (en) Bridge resistor for simulating equivalent milliohm-microohm magnitude direct current resistor
CN107132417B (en) A kind of precision resister measurement method of reactive circuit parameter drift
RU2549246C1 (en) Conductometer
CN104730342A (en) Circuit and method for measuring time constant of alternating-current resistor
CN106291034B (en) It can self-calibrating resistance divider
CN103411699A (en) High-precision temperature measuring device
Christian Accurate high direct current measurements for industry
Galliana et al. Analysis of a national comparison in the field of electrical low dc resistance
RU2390789C1 (en) Device for measuring characteristics of magnetically soft materials
CN108204865A (en) Industrial instrument, industrial control system and RTD temp measuring methods
RU2327977C2 (en) Device for measurement of fluid electrical conductivity
CN104457797B (en) Method for determining a physical and/or chemical, temperature dependent, process variable
RU2365909C2 (en) Saline tester
CN102662098A (en) Method for measuring high voltage and high resistance by means of ratio overlaying
JP5877262B1 (en) Calibrator for electromagnetic flowmeter
RU2282208C1 (en) Device for testing measuring voltage transformers
CN105067886B (en) A kind of method and apparatus for measuring resistance load coefficient
CN104777346B (en) Broadband difference current proportional error measurement apparatus and method and self checking method
CN203385494U (en) High-precision temperature measurer
Reynolds et al. DC insulation analysis: A new and better method

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner