RU2717259C1 - Method of measuring electrical conductivity of pure and deionised liquid - Google Patents
Method of measuring electrical conductivity of pure and deionised liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717259C1 RU2717259C1 RU2019122677A RU2019122677A RU2717259C1 RU 2717259 C1 RU2717259 C1 RU 2717259C1 RU 2019122677 A RU2019122677 A RU 2019122677A RU 2019122677 A RU2019122677 A RU 2019122677A RU 2717259 C1 RU2717259 C1 RU 2717259C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate electrodes
- electrical conductivity
- measuring plate
- liquid
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в системах контроля качества чистой и деионизированной жидкости, в частности, воды путем измерения ее электрической проводимости в производстве полупроводниковых приборов и в фармацевтической промышленности.The invention relates to the field of electrical measurements and can be used in quality control systems of pure and deionized liquids, in particular water, by measuring its electrical conductivity in the manufacture of semiconductor devices and in the pharmaceutical industry.
Известен способ косвенного измерения электрической проводимости воды, при котором путем измерения тока и напряжения в цепи с измеряемым объектом определяют проводимость по закону Ома (Измерения в электронике: Справочник. В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских и др.; Под ред. В.А. Кузнецова. - М. Энергоатомиздат, 1987., стр. 192).There is a method of indirectly measuring the electrical conductivity of water, in which, by measuring current and voltage in a circuit with a measured object, conductivity is determined according to Ohm's law (Measurements in Electronics: A Handbook. V.A. Kuznetsov, V.A. Dolgov, V.M. Konevskikh and dr .; Edited by V.A. Kuznetsov. - M. Energoatomizdat, 1987., p. 192).
Основным недостатком известного способа является низкая точность измерений при использовании за счет поляризации измерительных электродов, поэтому определяемая электрическая проводимость воды может значительно отличаться от ее фактического значения.The main disadvantage of this method is the low accuracy of the measurements when used due to the polarization of the measuring electrodes, therefore, the determined electrical conductivity of water can significantly differ from its actual value.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков и достигаемому результату (прототипом) является способ определения электрической проводимости природных вод, при котором накладывают на воздухе напряжение от гальванического источника постоянного тока на измерительные пластинчатые электроды с постоянным межэлектродным расстоянием и постоянной площадью поверхности и измеряют напряжения на электродах. Затем электроды погружают в воду и измеряют напряжение. После этого определяют статическую диэлектрическую проницаемость. Затем отключают источник тока, замыкают между собой измерительные электроды и после снижения напряжения до нулевого значения размыкают их. Измеряют установившееся напряжение после размыкания и соответствующее ему время. Определяют момент времени, для которого установившееся напряжение уменьшилось в е раз, устанавливают зависимость межу электрическим параметром, в качестве которого используют напряжение, и временем разряда для определения общей электрической проводимости объема воды между измерительными пластинчатыми электродами и рассчитывают время релаксации. При этом используют процесс электрической разрядки измерительных электродов, в течении которой определяется скорость изменения значения электрического параметра, такого, как напряжение на измерительных электродах, или тока через них. По статической диэлектрической проницаемости и полученному времени релаксации определяют электрическую проводимость воды (патент RU 2251119, МПК G01R 27/22 (2000.01), G01N 27/06 (2000.01).The closest method of the same purpose to the claimed invention by the combination of features and the achieved result (prototype) is a method for determining the electrical conductivity of natural waters, in which a voltage is applied in air from a galvanic DC source to measuring plate electrodes with a constant interelectrode distance and a constant surface area and measure the voltage at the electrodes. Then the electrodes are immersed in water and the voltage is measured. After that, determine the static dielectric constant. Then the current source is turned off, the measuring electrodes are closed to each other, and after the voltage is reduced to zero, they are opened. The steady state voltage is measured after opening and the corresponding time. The moment of time for which the steady-state voltage has decreased by a factor of e is determined, the relationship is established between the electrical parameter, which is used as the voltage, and the discharge time to determine the total electrical conductivity of the volume of water between the measuring plate electrodes and the relaxation time is calculated. In this case, the process of electric discharge of the measuring electrodes is used, during which the rate of change of the value of the electric parameter, such as the voltage at the measuring electrodes, or the current through them, is determined. The static dielectric constant and the obtained relaxation time determine the electrical conductivity of water (patent RU 2251119, IPC G01R 27/22 (2000.01), G01N 27/06 (2000.01).
Основным недостатком описанного способа является низкая точность измерений электрической проводимости чистых и деионизированных жидкостей, обусловленная применением электродов, имеющих гальваническую связь с жидкостью, в связи с чем происходит уменьшение ее чистоты путем насыщения ионами металла, в результате чего увеличивается погрешность измерения электрической проводимости.The main disadvantage of the described method is the low accuracy of measuring the electrical conductivity of pure and deionized liquids, due to the use of electrodes having a galvanic connection with the liquid, in connection with which there is a decrease in its purity by saturation with metal ions, resulting in an increase in the error of measurement of electrical conductivity.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа измерения электрической проводимости чистой и деионизированной жидкости с повышенной точностью определения электрической проводимости.The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the invention, is to create a method for measuring the electrical conductivity of pure and deionized liquids with increased accuracy in determining electrical conductivity.
Решение данной технической проблемы достигается тем, что в способе измерения электрической проводимости чистой и деионизированной жидкости, при котором на измерительные пластинчатые электроды с постоянным межэлектродным расстоянием и постоянной площадью поверхности накладывают напряжение от источника тока и устанавливают зависимость межу электрическим параметром и временем разряда для определения общей электрической проводимости объема воды между измерительными пластинчатыми электродами, согласно изобретению предварительно измерительные пластинчатые электроды гальванически разделяют диэлектриком от жидкости, после устанавливают зависимость межу электрическим током и временем разряда, из которой определяют коэффициенты a1, b1, полученные ее аппроксимацией выражением:The solution to this technical problem is achieved by the fact that in a method for measuring the electrical conductivity of a clean and deionized liquid, in which a voltage from a current source is applied to measuring plate electrodes with a constant interelectrode distance and a constant surface area and a relationship is established between the electrical parameter and the discharge time to determine the total electrical conductivity of the volume of water between the measuring plate electrodes according to the invention previously and Measuring plate electrodes galvanically separated from the dielectric liquid after Mezhuyev establish the dependence of electric current and the discharge time, which is determined from the coefficients a 1, b 1, obtained its approximation by the expression:
где t - время разряда;where t is the discharge time;
- U0 - напряжение на измерительных пластинчатых электродах; вводят дополнительную емкость известного значения последовательно с измерительными пластинчатыми электродами, накладывают на измерительные пластинчатые электроды напряжение от источника тока и устанавливают зависимость межу электрическим током и временем разряда для определения общей электрической проводимости объема жидкости между измерительными пластинчатыми электродами с учетом дополнительной емкости, из которой определяют коэффициенты a2, b2, полученные ее аппроксимацией выражением:- U 0 - voltage at the measuring plate electrodes; an additional capacitance of known value is introduced in series with the measuring plate electrodes, a voltage is applied to the measuring plate electrodes from the current source and the relationship between the electric current and the discharge time is established to determine the total electrical conductivity of the liquid volume between the measuring plate electrodes, taking into account the additional capacity, from which the coefficients a 2 , b 2 obtained by its approximation by the expression:
далее, используя полученные коэффициенты, определяют электрическую проводимость жидкости в соответствии со следующим выражением:further, using the obtained coefficients, determine the electrical conductivity of the liquid in accordance with the following expression:
где С0 - известное значение конденсатора, включенного последовательно с измерительными пластинчатыми электродами.where C 0 is the known value of the capacitor connected in series with the measuring plate electrodes.
Таким образом, разделение измерительных пластинчатых электродов от жидкости диэлектриком, установление зависимости межу током и временем разряда для определения общей электрической проводимости объема воды между измерительными пластинчатыми электродами на основе измерения в процессе электрической разрядки измерительных пластинчатых электродов не менее трех значений тока, протекающего через измерительные пластинчатые электроды, и соответствующих этим значениям тока моментов времени, из которой определяют коэффициенты a1, b1 в соответствии с выражением (1), введение дополнительной емкости известного значения последовательно с измерительными пластинчатыми электродами после прекращения электрического тока, протекающего через эти электроды, заряжание измерительных пластинчатых электродов через дополнительную емкость напряжением U0, последующее наложение нулевого напряжения, тем самым реализуя процесс электрической разрядки измерительных пластинчатых электродов с учетом дополнительной емкости, установление зависимости межу электрическим током и временем разряда на основе измерения не менее трех значений тока, протекающего через измерительные пластинчатые электроды, и соответствующих моментов времени, для определения общей электрической проводимости объема жидкости между измерительными пластинчатыми электродами с учетом дополнительной емкости, из которой определяют коэффициенты а2, b2 в соответствии с выражением (2), последующее определение электрической проводимости жидкости при использовании зависимости (3) позволяют повысить точность измерений за счет возможности определения собственной электрической проводимости жидкости (3) между измерительными пластинчатыми электродами, отделенными диэлектриком от этой жидкости, что полностью исключает ее насыщение ионами металлов, повышающими электрическую проводимость и искажающими результат измерений.Thus, the separation of the measuring plate electrodes from the liquid by the dielectric, establishing the relationship between the current and the discharge time to determine the total electrical conductivity of the volume of water between the measuring plate electrodes based on measuring at least three current values flowing through the measuring plate electrodes during the electrical discharge of the measuring plate electrodes , and corresponding to these values of the current points in time, from which the coefficients a 1 , b 1 in In accordance with expression (1), the introduction of an additional capacitance of known value in series with the measuring plate electrodes after the termination of the electric current flowing through these electrodes, charging of the measuring plate electrodes through an additional capacity with a voltage of U 0 , the subsequent application of zero voltage, thereby realizing the process of electrical discharge of the measuring plate electrodes, taking into account the additional capacity, establishing the relationship between electric current and time charge based on measuring at least three values of the current flowing through the measuring plate electrodes, and the corresponding time points, to determine the total electrical conductivity of the liquid volume between the measuring plate electrodes, taking into account the additional capacity, from which the coefficients a 2 , b 2 are determined in accordance with the expression (2), the subsequent determination of the electrical conductivity of the liquid using the dependence (3) can improve the accuracy of measurements due to the possibility of determining their own -governmental electrical conductivity of the liquid (3) between the measuring plate electrodes separated by a dielectric from this liquid, which completely eliminates its saturation metal ions that increase electrical conductivity and distort the measurement result.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема реализации способа измерения электрической проводимости чистой и деионизированной жидкости.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of an implementation of a method for measuring the electrical conductivity of pure and deionized liquids.
Измерение электрической проводимости чистой и деионизированной жидкости реализовано посредством системы жестко закрепленных двух измерительных пластинчатых электродов 1, отделяемых диэлектриком 2 от исследуемой жидкости 3. конденсатора 4 с известной электрической емкостью, последовательно связанного с одним электродом из двух электродов 1, электрическим ключом 5, позволяющим в заданный момент времени исключить влияние конденсатора 4 на протекание тока через электроды 1, и генератором 6 импульсов, преобразователя 7 ток-напряжение, подключенного к другому электроду из двух электродов 1 и аналого-цифровому преобразователю 8, блока управления 9, связанного с аналого-цифровым преобразователем 8 и генератором 6 импульсов. При этом электрический ключ 5 подключен параллельно конденсатору 4.The electrical conductivity of a pure and deionized liquid is measured by means of a system of rigidly fixed two measuring plate electrodes 1, separated by a dielectric 2 from the liquid 3 under investigation. A capacitor 4 with a known electric capacity, connected in series with one electrode of two electrodes 1, with an electric key 5, which allows point in time to eliminate the effect of capacitor 4 on the flow of current through the electrodes 1, and by a pulse generator 6, a current-
Способ измерения электрической проводимости чистой и деионизированной жидкости осуществляется следующим образом.The method of measuring the electrical conductivity of a clean and deionized liquid is as follows.
Предварительно измерительные пластинчатые электроды 1 с постоянным межэлектродным расстоянием и постоянной площадью поверхности гальванически разделяют диэлектриком 2 от жидкости 3.Pre-measuring plate electrodes 1 with a constant interelectrode distance and a constant surface area are galvanically separated by a dielectric 2 from a liquid 3.
В начале измерений электрический ключ 5 замыкают, исключая влияние конденсатора 4 на протекание тока через электроды 1. С помощью генератора 6 импульсов через замкнутый электрический ключ 5 накладывают напряжение U0 на измерительные пластинчатые электроды 1, заряжая их, после чего на выходе генератора 6 устанавливается нулевое напряжение, в результате чего начинает протекать электрический ток разрядки, в течении которого измеряют не менее трех его значений и соответствующих моментов времени. Измерение осуществляют при помощи аналого-цифрового преобразователя 8, при этом предварительно ток, протекающий через измерительные пластинчатые электроды 1, преобразуется в пропорциональное по значению напряжение посредством преобразователя 7 ток-напряжение. Моменты времени регистрируют блоком управления 9. Устанавливают зависимость межу током и временем разряда для определения общей электрической проводимости объема жидкости 3 между измерительными пластинчатыми электродами 1. Полученные результаты аппроксимируют выражением (1).At the beginning of the measurements, the electric switch 5 is closed, excluding the influence of the capacitor 4 on the current flowing through the electrodes 1. Using a pulse generator 6, a voltage U 0 is applied through the closed electric switch 5 to the measuring plate electrodes 1, charging them, after which zero is set at the output of the generator 6 voltage, as a result of which the electric discharge current begins to flow, during which at least three of its values and the corresponding times are measured. The measurement is carried out using an analog-to-
Ожидают прекращения электрического тока через измерительные пластинчатые электроды 1. После прекращения электрического тока через измерительные пластинчатые электроды 1 размыкается электрический ключ 5, тем самым вводят дополнительную емкость известного значения - конденсатор 4 - последовательно с одним из измерительных пластинчатых электродов 1.They wait for the cessation of electric current through the measuring plate electrodes 1. After the cessation of electric current through the measuring plate electrodes 1, the electric switch 5 opens, thereby introducing an additional capacitance of known value - capacitor 4 - in series with one of the measuring plate electrodes 1.
Далее накладывают на измерительные пластинчатые электроды 1 напряжение U0 от источника тока, то есть посредством генератора 6 импульсов через конденсатор 4 накладывают напряжение U0 на измерительные пластинчатые электроды 1, заряжая их, после чего на выходе генератора 6 импульсов устанавливается нулевое напряжение, в результате чего начинает протекать электрический ток разрядки с учетом дополнительной емкости известного значения, в течении которого измеряется не менее трех его значений и соответствующих моментов времени. Устанавливают зависимость межу электрическим током и временем разряда для определения общей электрической проводимости объема жидкости 3 между измерительными пластинчатыми электродами 1 с учетом дополнительной емкости. Полученные результаты аппроксимируют выражением (2).Next, a voltage U 0 is applied to the measuring plate electrodes 1 from the current source, that is, by means of a pulse generator 6 through a capacitor 4, a voltage U 0 is applied to the measuring plate electrodes 1, charging them, after which a zero voltage is set at the output of the pulse generator 6, as a result of which an electric discharge current begins to flow, taking into account the additional capacitance of a known value, during which at least three of its values and the corresponding times are measured. The relationship between the electric current and the discharge time is established to determine the total electrical conductivity of the liquid volume 3 between the measuring plate electrodes 1, taking into account the additional capacity. The results obtained are approximated by expression (2).
По результатам аппроксимации, при использовании зависимости (3), определяют электрическую проводимость исследуемой жидкости.According to the results of approximation, when using the dependence (3), determine the electrical conductivity of the investigated fluid.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить достоверность определения электрической проводимости чистой и деоинизированной жидкости без искажения результатов измерений.Thus, the present invention improves the reliability of determining the electrical conductivity of a clean and de-ionized liquid without distorting the measurement results.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019122677A RU2717259C1 (en) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Method of measuring electrical conductivity of pure and deionised liquid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019122677A RU2717259C1 (en) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Method of measuring electrical conductivity of pure and deionised liquid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2717259C1 true RU2717259C1 (en) | 2020-03-19 |
Family
ID=69898384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019122677A RU2717259C1 (en) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Method of measuring electrical conductivity of pure and deionised liquid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2717259C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE880024C (en) * | 1950-10-04 | 1953-06-18 | Der Niederlaendische Staat | Device for continuous measurement of the electrical conductivity of a liquid |
SU1531027A1 (en) * | 1987-06-10 | 1989-12-23 | Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР | Digital instrument converter of fluid electric conductivity |
SU1664030A1 (en) * | 1989-07-06 | 1995-02-27 | А.И. Астайкин | Liquid conductivity determination method |
RU2251119C1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Method of measuring electrical conductivity of natural waters |
DE102017128581A1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Philipps-Universität Marburg | Method and device for determining the electrical conductivity |
-
2019
- 2019-07-15 RU RU2019122677A patent/RU2717259C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE880024C (en) * | 1950-10-04 | 1953-06-18 | Der Niederlaendische Staat | Device for continuous measurement of the electrical conductivity of a liquid |
SU1531027A1 (en) * | 1987-06-10 | 1989-12-23 | Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР | Digital instrument converter of fluid electric conductivity |
SU1664030A1 (en) * | 1989-07-06 | 1995-02-27 | А.И. Астайкин | Liquid conductivity determination method |
RU2251119C1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Method of measuring electrical conductivity of natural waters |
DE102017128581A1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Philipps-Universität Marburg | Method and device for determining the electrical conductivity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101629925B (en) | Method and device for measuring the conductivity of a pure or ultrarapture liquid | |
JP7071723B2 (en) | Circuit for measuring complex permittivity, device for measuring complex permittivity, and method for measuring complex permittivity | |
RU2717259C1 (en) | Method of measuring electrical conductivity of pure and deionised liquid | |
JPS63243767A (en) | Method and apparatus for measuring conductivity from which effect of polarization is removed | |
US3293155A (en) | Method for determining the corrosion resistance of anodized aluminum parts | |
SU520943A3 (en) | Method for measuring electrically conductive fluid level | |
RU2568964C1 (en) | Device to control electrochemical potentials to monitor adhesion of coating by cathode polarisation method | |
RU2812415C1 (en) | Switching chronoamperometry method | |
US3319159A (en) | Method and apparatus for determining the amounts of gases dissolved in liquids | |
RU2817066C1 (en) | Method for estimating thickness and porosity of mao-coating in electrolytic bath based on impedance measurement | |
RU2408875C1 (en) | Method of determining metal electrode-biological fluid boundary surface impedance | |
Czajkowski et al. | Automatic apparatus for precise measuring and recording of pzc value of liquid electrodes and its application | |
JPH06201634A (en) | Method and apparatus for measuring moisture | |
RU2382356C1 (en) | Method for switching chronoamperometry | |
RU2608970C2 (en) | Method of measuring full resistance components and device for its implementation | |
JP2523608B2 (en) | Phase difference detection method in AC applied polarization reaction | |
JPS6097247A (en) | Continuous liquid-concentration measuring device | |
RU2216726C2 (en) | Facility measuring specific resistance of liquid media and ground | |
JPH06307915A (en) | Liquid sensor | |
JPH0715490B2 (en) | Conductivity meter circuit | |
RU2667688C2 (en) | Device for recording conduction in liquids | |
RU2501003C1 (en) | Method for identification of metals and alloys and device for its implementation | |
RU57017U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING NETWORK CAPACITY | |
SU1017992A1 (en) | Device for automatic checking of electrolyte concentration | |
SU1022064A1 (en) | Device for measuring current density in electrolytes |