2 3 // S 5
to
СО
о о to Изобретение относитс к измерению электрофизических: параметров жидкостей и может быть использовано в экспериментальной гидродинамике и в дру гих област х техники, где требуетс вести контроль параметров потоков эле| тропровод щих сред. По основному авт. св. № 851241 известен кондуктометр, который содер жит питающий и измерительный трансформаторы , размещенные в диэлектрическом корпусе и св занные между собой жидкостным витком, источник пере менного напр жени , подключенный к обмотке питающего трансформатора, и первый детектор, подключенный к обмотке измерительного трансформатора, последовательно соединенные двухэлек родную измерительную чейку,второй д тектор и регулируемый усилитель.В ко дуктометре коэффициент преобразовани пульсаций удельной электрической про водимости (УЭП) ВЧ канала корректирует с в результате сравнени сигналов в диапазоне частот, вл ющемс общим дл обоих каналов. Коррекци осуществл етс с помсадью цепи управлени , вклю чающей в себ два полосовых фильтра, схему сравнени и интегратор. Входы первого и второго полосовых фильтров подключены соответственно к выходам детектора и регулируемого усилител , а выходы полосовых фильтров св заны с входами схемы сравнени , выход которой через интегратор подключен к управл ющему входу регулируемого уси лител 1. I. Однако известный кондуктометр имеет недостаточную точность при измерении в тех случа х, когда области потока жидкости, в которых имеютс пульсации УЭП, чередуютс с област ми , где пульсации практически отсутствуют . В указанных област х коэффициент преобразовани ВЧ канала устанавливаетс в зависимости от соотношени уровней, шумов на выходах полосовых фильтров. Это соотношение зависит от шумовых свойств вход щих в схему электронных блоков, а не от измер емых пульсаций УЭП, которые в этом случае практически не вли ют на параметры выходных сигналов полосовых фильтров. При вхозкдении в область в которой имеютс пульсации УЭП, начинаетс коррекци коэффициента преобразовани по сигналам электропроводности . При этом из-за инерционности интегратора возникает первоначальна погрешность-, обусловленна длительным временем установлени напр жени на управл 1ощем Ьходе регулируемого усилител . Эта погрешность могла бы быть снижена путем уменьшени посто нной времени интегрировани . Однако такое решение приводит к тому что при измерении в област х со значительньоми . пульсаци ми УЭП (интенсивность пульсаций в отдельных случа х может измен тьс более, чем на 4 О дБ) даже незначительна разница в сигналах на выходах полосовых фильтров приводит к существенному изменению сигнала на выходе схемы сравнени , что в свою очередь приводит к недопустимому увеличению скорости отработки чувствительности. При этом наблюдаетс искажение формы исследуемых пульсаций УЭП и снижаетс достоверность определени статических характеристик измер емьк параметров. Длительное врем выхода на нормальный режим работы, достигающее дес тков минут, наблюдаетс также после включени кондуктометра или после его перегрузок, когда уровень.измер емых пульсаций УЭП мал. Цель изобретени - повышени точности измерени путем уменьшени погрешностей, св занных с увеличением длительности переходных процессов при малых уровн х пульсаций УЭП, при одновременном сохранении точности в других режимах работы.. Указанна цель достигаетс тем, что в кондукторметре выходы полосовых фильтров св заны с входами схемы сравнени с помощью введенных в устройство усилител с автоматической регулировкой усилени (АРУ), двух .коммутаторов и двух дополнительных разнопол рных детекторов, причем первый и второй входы первого коммутатора соединены с выходами первого и второго полосовых фильтров соответственно , к выходу первого коммутатора последовательно подключены усилитель с АРУ и второй коммутатор, первый и второй выходы которого йодключены через упом нутые детекторы соответственно к первому и второму входу схемы сравнени , котора выполнена в виде второго су1 1мирующего усилител , а управл кщие входы коммутаторов св заны с введенным в устройство импульсным генератором. При этом благодар введению в. цепь управлени общего дл обоих сравниваемых сигналов усилител с АРУ разностный сигнал на выходе схемы сравнени и быстродействие схемы управлени регулиру 1ым усилителем не завис т от абсолютного уровн измер емых пульсаций УЭП, что исключает увеличение длительности переходных процессов при измерении режимов работы кондуктометра и приводит к уменьшению погрешности измерени . На чертеже приведена структурна схема предлагаемого устройства. Кондуктометр содержит источник 1 переменного напр жени НЧ, подключенный , к первичной обмотке 2, расположенной на ферромагнитном тороидальном сердечнике 3 питающего трансформатора 4. Вкаходна обмотка 5, расположенна на другом ферромагнитном тороидальном сердечнике 6 измеритель ного трансформатора 7, подключена к последовательно соединенным детектору 8 и фильтру 9 НЧ, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилител 10. Трансформаторы 4 и 7 св заны между собой жидкостным вит ком 11, охватывающим тороидальные сердечники 3 и б. Последовательно соединенные двухэлектродна измерительна чейка 12, второй детектор 13, регулируемый усилитель 14 и фильтр 15 ВЧ подключены к второму вдоду суммирующего усилител 10. Входы первого полосового фильтра 16 и второго полосового фильтра 17 соединены с выходами детектора 8 и регулируемого усилител 14 соответственно , а выходы этих фильтров соеди1 ены соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора 18, к выходу которого последовательно подключены усилитель 19 с АРУ и второй коммутатор 20, Превый и второй выходы коммутатора 20 подключены через разнопол рные детекторы 21 и 22 соответственно к первому и второму входам суммирующего усилител 23, вы ход которого через интегратор 24 под . ключен к управл ющему входу регулируемого усилител 14. Управл ющие входы коммутаторов 18 и 20 св заны с импульсным генератором 25. Устройство работает следукадим обр зом. Трансформаторы 4 и 7, а также измерительна чейка 12 наход тс при измерении в потоке исследуемой жидкости . Под действием синусоидального напр жени , вырабатываемого истрчником 1, в обмотке 5 измерительного трансформатора 7 возникает переменный ток, амплитуда которого пр мо пропорциональна осредненному значению УЭП в объеме измерени . Сигнал измерительного трансформатора 7, модулированный по амплитуде измер емой проводимостью поступает на детектор 8, выходное напр жение которого также пр мо пропорционально мгновенному значению УЭП с учетом эффекта пространственного осреднени . Аналогичным образом под действием напр жени источника 1 на выходе детектора 13 по вл етс амплитудно-модулиров а н ный сигнал, .пропорциональный мгновенному значению УЭП в районе двухэлектродной микроконтактной чейки 12. Благо дар высокому пространственному разрешению чейки 12 сигнал на выходе детектора 13 и регулируемого усилите л 14 воспроизводит более высокочастотные пульсации с минимальными искажени ми составл ющих в спектре измер емой величины. Выходные сигналы детектора 8 и усилител 14 поступают на выходы полосовых фильтров 16 и 17, которые выдел ют диапазон частот, вл ющийс общим дл сигналов , поступающих на фильтры 9 и 15. Коммутатор 18 подключает по очереди выходные сигналы полосовых фильтров 16 и 17 на вход усилител 19, а коммутатор 20 вьщел ет оба сигнала, преобразованные блоком 19. Синхронное управление работой коммутаторов 18 и 20 осуществл етс импу гьсным генератором 25, частота импульсов которого в 10-100 раз превышает верхнюю граничную частоту фильтров 16 и 17, а скважность импульсов преимущественно равна 2. Огибающие выходных сигналов коммутатора 20 выдел ютс детекторами 21 и 22 и суммируютс с противоположными знаками в блоке 23. При необходимости выходные сигналы коммутатора 20 подвергаютс НЧ фильтрации с помощью дополнительных фильтров , включаемых между выходами коммутатора 20 и входами соответствующих детекторов 21 и 22 с целью подавлени частоты коммутирующего напр жени . Если коэффициент преобразовани пульсацией УЭП на выходах усилител 14 и детектора 8 равны, сигнал на выходе суммирующего усилител 23 не по вл етс , а выходное напр жение интегратора 24 и коэффициент передачи регулируемого усилител 14 остаютс неизменными. В случае измерени чувствительности к пульсаци м измер емой величины, например, из-за посте .пенного загр знени электродов измерительной чейки 12, уровни сигналов на выходах фильтров 16 и 17, а следовательно , и выходах детекторов 21 и 22 станов тс различными. На выходе суммиругацего усилител 23 по вл етс сигнал, который вызывает изменение напр жени на выходе интегратора 24 и изменение коэффициента передачи усилител 14. Причем режим работы кондуктометра выбран таким образом, чтобы изменение коэффициента передачи было противоположно первоначальному изменению чувствительности. Это изменение происходит до тех пор, пока сигнал на выходе усилител 23 не станет равным нулю. При этом коэффициент преобразовани пульсации УЗи на выходе фильтра .15 ВЧ равен коэффициенту преобразовани - на входе фильтра Э НЧ, который благодар бесконтактному методу измерени известен с высокой точностью. После суммировани выходных сигналов фильтров .9 и 15 на выходе усилител .10 по вл етс напр жение , мгнов.енное значение которого вл етс пр мо пропорциональной функцией От измер емой УЭП в широком частотном диапазоне. Благодар введению усилител 19с АРУ среднее значение уровн сигналов на выходах детекторов 21 и 22 вл етс величиной посто нной, а выходное управл кхцее напр жение усилител 23 зависит толь ко от соотношени чувствительноетай ВЧ и НЧ каналов данного устройства и не зависит от уровн измер емых пуль саций УЭП. Следовательно, и быстродействие схемы управлени коэффициен том передачи ВЧ пульсаций УЭП не зависит от уровн сигналов, что исключает увеличение длительности переход ных процессе ов при низких уровн х пул саций УЭП и приводит к уменьшению погрешности измерени . г Использование дл преобразовани выходных сигналов фильтров 16 и 17 одного и того же усилител 29 обеспечивает одинаковые амплитудные и частотные искажени обоих сигналов, что практически исключает по вление погрешностей от дополнительной обработки сигналов и позвол ет использовать в качестве блока 19 простой усилитель с относительно невысокими техническими характеристиками. Таким образом, положительный эффект в предлагаемом устройстве заключаетс в повышении точности измерени пульсационных составл ющих УЭП путем уменьшени погрешностей, св занных с изменением режима работы кондуктометра. Изготовлен макет предлагаемого кондуктометра. Все блоки макета выполнены на интегральных операционных усилител х серий 140, 153 и 544. Дл уменьшени погрешностей преобразовани сигналов, обусловленных дрейфом нул операционных усилителей в необходимых случа х в качестве предварительных каскадов использованы .усилители посто нного тока типа 140УД13, построенные по схеме модул тор-демодул тор и имекхцие минимальное значение дрейфа йул . В качестве импульсного генератора использован мультивибратор , встроенный в усилитель 140УД13. Коммутаторы выполнены на полевых транзисторах с МДП-структурой . Испытани макета показывают, что в рабочем диапазоне измерени пульсаций УЭП, лежшдем в пределах от 2 10 до 2 1 а см/м, быс троде йс тв ие схемы управлени слабо зависит от уровн сигналов и составл ет 3yS5 ,8 с. По истечении указанного времени погрешность измерени пульсаций УЭП не превышает погрешности измерени в стационарном режиме, в то врем , как в устройстве-прототипе эта погрешность выше более, чем на пор док .