SU1499271A1 - Прецизионный измеритель электрической проводимости жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при создании высокоточных измерителей электрической проводимости электролитов на основе датчиков, выполненных в виде тороидальных магнитопроводов (МП). Цель изобретени  состоит в повышении точности измерени  за счет устранени  погрешности, вызванной временной и температурной нестабильностью магнитной проницаемости измерительного тороидального сердечника. Задача решаетс  введением измерительных тороидальных сердечников 3 и 4 с измерительными обмотками 7 и 8, обмотками 10-14 обратной св зи, усилителей 20 и 21, резисторов 22-24, сумматора 25. При этом ток, частично компенсирующий магнитный поток в первом измерительном МП, протекает по обмоткам обратной св зи остальных измерительных МП, и усилители последующих измерительных МП компенсируют только оставшуюс  нескомпенсированную часть измер емого магнитного потока. Суммиру  напр жени , создаваемые токами всех усилителей на резисторах, в сумматоре, получают напр жение, соответствующее действительному магнитному потоку. Введение одинаковых дополнительных обмоток 15-18 на каждом МП и усилител  28 с единичным коэффициентом усилени  обеспечивает посто нство суммы магнитных потоков всех МП. При этом в витке жидкости наводитс  ЭДС, определ ема  с большой точностью напр жением возбуждени . 1 ил.

Description

1499

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  электрической проводимости электролитов.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  электропроводности жидкости.

На чертеже представлена структурна  электрическа  схема устройства.

Устройство состоит из трансформаторного датчика, включающего в себ  питающий тороидальный магнитопровод 1 и измерительные тороидальные магни- топроводы 2-4, на питающем магнито- пров(Эде 1 намотана обмотка 5 возбуждени , на каждом измерительном магни- топроводе 2-4 намотано по одной сигнальной обмотке 6-8 и первой обмотке 9-11 обратной св зи (ОС) соответст- венно, кроме того, на измерительных магнитопроводах 3 и 4 намотано по одной второй обмотке 2 и 13 обратной св зи, на измерительном магнитопрово- де 4 намотана треть  обмотка 14 об- ратной св зи, на всех магнитопроводах 1-4 намотано по одной дополнительной обмотке 15-18, сигнальные обмотки 6- 8, обмотки 9-14 обратной св зи, дополнительные обмотки 15-18 с Ьбмот- кой 5 возбуждени  равные числа витков соответственно, сигнальные обмотки и обмотки обратной св зи включаютс  встречно, электронные усилители 19-21, резисторы 22-24, сумматор 25, измерительный прибор 26, источник 27 переменного напр жени , ycniai- тель 28 с единичным коэффициентом усилени .

Число введенных измерителыых маг- нитопроводов и соответственно электронных усилителей и сопротивлений зависит от конкретной решаемой задачи. Чем больше вводитс  указанных элементов , тем большую точность измерени  электропроводности электролитов можно достичь.

Устройство работает следующим образом .

С источника 27 переменного напр жени  на обмотку 5 возбуждени  поступает синусоидальное напр жение, которое вызывает по вление тока в электролите . Величина тока пропорЕ(ионапьна удельному электрическому сопротивлению жидкости. Ток в электролите, охватыва  каждый из измерительных маг- нитопроводов 2-4, создает в них магнитные потоки Ф1, Ф2, ФЗ соответст

венно. Каждый электродный усилитель обеспечивает частичную компенсацию магнитных потоков в соответствующих измерительных магнитопроводах пропорционально величине коэффициента усилени . Дл  измерительного магнитопро- вода 2 намагничивающей силой  вл етс  измер емый ток электролита 1цзм На вход усилител  19 подаетс  ЭДС, пропорциональна  по току Ф1, котора  - усиливаетс  в К раз. Так как сигнальные обмотки и обмотки ОС включены встречно, то выходной -ток усилител  19 igbJK , протека  по обмоткам 9- 11,  вл етс  размагничивающей силой и частично компенсирует магнитные потоки Ф1, Ф2, ФЗ ho всех измеритель- ных магнитопроводах (уменьшает в К раз). В результате, ток i еь(хд равен

Bbisj игм

- Ai,,

где &ij - погрешность преобразовани .

тока электролита

магнитопроводе 2.

Дл  измерительного магнитопровода 3 намагничивающей силой. вл етс  ток

ч. iebixi т.е. он преобразует только погрешность преобразовани  измерительного магнитоп)овода 2 с обмотками.

Вькодной ток усилител  20 равен

о

бЫХ з -2-

где 1, - погрешность преобразовани  тока &. в измерительном магнитопроводе 3. Аналогично намагничивающей силой дп  измерительного магнитопровода 4  вл етс  ток д1 бь(к i - igbivB выходной ток усилител  21 определ етс 

6ых4 Ai 4

где А 4. - погрешность преобразовани  тока uii в измерительном магнитопроводе 4.

После суммировани  в сумматоре 25, сигнал на его выходе равен

i i «,м- uiv

Таким образом, каждый последующий измерительный магнитопровод осуществл ет преобразование только погрешности преобразовани  предьщущих измерительных магнитопроводов, Если обозначить относительные погрешности преобразовани  каждого измерительного магнитопровода

У. . iit

&i,

то л i

Ai.

bi2-.

&i.

wiw a iJj )f4

В данном устройстве погрешность тока i.i4 во много раз меньше, чем погрешность uij, котора  была бы при одном измерительном магнитопроводе 2. Если измер етс  ток i j -j/vs MKf с погрешност ми Jj. У 3 У 4 при отсутствии рассматриваемых су- шественных признаков погрешность равна Ь 1,2. 100 мкА.

В предлагаемой структуре погрешность &i4 1 мкА, что соответствует преобразованию с относительной погрешностью У 0,001.

Таким образом, повьш1аетс  точность преобразовани  тока. Однако преобразуемый ток зависит не только от сопротивлени  электролита, но и от сопротивлений, вносимых в жидкостный виток измерительными магнитопровода- ми.

Дп  устранени  вли ни  этих вносимых сопротивлений, ВДС, неводимую в витке электролита, необходимо увеличить так, чтобы скомпенсировалось падение напр жени  на них. Ток должен прин ть то значение, которое бьшо бы при отсутствии вносимых сопротивлений .

Дл  поддержани  с высокой точностью ЭДС, создаваемой в витке 29 электролита обмоткой 5 возбуждени ,в устройство введена след п;а  отрицательна  обратна  св зь с помощью последовательно соединенных дополнительных обмоток 15-18. На точность поддержани  определенной ЭДС в жидкостном 29 св зи большое вли ние оказывают магнитные потоки всех магнито- проводов, активное сопротивление питающей обмотки возбуждени . ЭДС в витке жидкости определ етс  суммой

14992716

и активное сопротивление обмотки воз- 04 буждени  равно нулю, усилитель 28 с единич.ным коэффициентом усилени  не оказывает вли ни  на работу устройства и напр жение на его выходе равно нулю, так как напр жение, подаваемое с вывода обмотки 5 возбуждени  на ин- вертир тощий вход усилител  28 и наIQ пр жение, подаваемое с последовательно соединенных дополнительных обмоток 15-18 на неинвертирук ций вход, равны между собой. В электролите наводитс  заданное значение ЭДС.

15 на результаты измерени  оказывает вли ние активное сопротивление обмотки возбуждени  и потоки рассе ни  магкитопроводов.

В результате на выходе усилител 

20 28 с единичным коэффициентом усилени  будет по вл тьс  разностное напр жение , которое компенсирует вли ние характеристик магнитопрсводов на точность измерени . При этом ЭДС в элек25 тролите определ етс  с большой точностью напр жением возбуждени .

Введение п дополнительных магнито- проводов с сигнальными обмотками и обмотками ОС, п усилителей, п резис30 торов равных сопротивлений и сумматора позвол ет уменьшить погрешность измерени  электропроводности жидкостей . Это достигаетс  за счет практически полного устранени  вли ни  характеристик магнито проводе в на результат измерени .

Введенные усилители имеют конечные значени  коэффициентов усилени , что позвол ет обеспечить абсолютную

40 устойчивость устройства. Введение дополнительных обмоток на всех магнито- проводах, усилител  с единичным коэффициентом усилени , позвол ет повысить точность измерени  за счет компенсации вли ни  активного сопротивлени  обмотки возбуждени  и магнитных потоков рассе ни  дополнительно введенных магнитопроводов.

35

45

30

35

40

45

составл ющих ЭДС, наводимых в электролите каждым магнитопроводом. С помощью дополнительных обмоток 15-18 определ етс  суммарное значение ЭДС, наведенной в электролите всеми магни- топроводами. Это значение ЭДС сравниваетс  с напр жением возбуждени  на обмотке 5 с помощью усилител  28 с единичным коэффициентом усилени . В идеальном случае, когда отсутствуют потоки рассе ни  магнитопроводов

50

55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Прецизионный измеритель электрической проводимости жидкости, содержащий питающий и первый измерительный тороидальные магнитопроводы, через которые проходит замкнутый виток измер емой жидкости, обмотку возбуж дени , расположенную на питающем тороидальном магнитопроводе, сигнальную оОмотку и обмотку обратной св зи , расположенные на первом измерительном тороидальном магнитопроводе, первый усилитель, источник переменного напр жени , измерительный прибор, при этом выход источника переменного напр жени  соединен с первым выводом обмотки возбуждени , выводы сигнальной обмотки соединены с входами первого усилител , выход которого соединен с первым выводом обмотки обратной св зи, о тличающийс  тем, что, с цель ю повышейи  точности измерени , в него введены п-1 измерительных тороидальных магнитопроводов, п резисторов, п-1 усилителей, сумматор , усилитель с единичным коэффициентом усилени , п-1 сигнальных обмоток , которые расположены по одной на п-1 измерительных тороидальных магни- топроводах, обмотки обратной св зи, которые расположены на n-J измерительных тороидальных магнитопроводах, на каждом из которых число обмоток обратной св зи соответствует пор дковому номеру измерительного магнито- провода, п+1 дополнительных обмоток, которые расположены по одной на каждом из измерительных и питающем тороидальных магнитопроводах, причем первые обмотки обратной св зи п-1 из- мерительных тороидальных магнитопроводов соединены последовательно, первый вывод первой обмотки обратной св зи, расположенной на втором измерительном тороидальном магнитопрово- де, соединен со вторым выводом первой обмотки обратной св зи, расположенной на первом измерительном тороидальном магнитопроводе, второй вывод первой обмотки обратной св зи п-го измери- . тельного тороидального магнитопрово- да соединен с первым выводом первого резистора, сигнальна  обмотка, расположенна  на втором измерительном тороидальном магнитопроводе, соединена со входами второго усилител , выход

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   которого соединен с первым выводом второй обмотки .обратной св зи, рас- пол женной на втором измерительном тороидальном магнитопроводе, вторые обмотки обратной в св зи п-1 измерительных тороидальных магнитопроводов соединены последовательно, второй вывод второй обмотки обратной св зи, расположенной на п-м измерительном тороидальном магнитопров оде, соединен с первым выводом второго резистора, аналогично соединены остальные сигнальные обмотки и обмотки обратной св зи, дл  любого К-го усилител  () сигнальна  обмотка, расположенна  на К-м измерительном тороидальном магнитопроводе, соединена с его входами, вькод его соединен с первым выводом К-й обмотки обратной св зи, расположенной на.К-м измерительном тороидальном магнитопроводе, К-е обмотки обратной св зи соединены последовательно, второй вывод К-й обмотки обратной св зи, расположенной на п-м измерительном тороидальном i магнитопроводе, соединен с первьм выводом К-го резистора, первые выводы резисторов соединены с п-входами сумматора , а вторые выводы - с общей шиной , выход сумматора соединен с измерительным прибором, дополнительные обмотки соединены последовательно и включены встречно с обмоткой возбуждени  , первый вывод первой дополнительной обмотки расположенной на питающем тороидальном магнитопроводе, соединен с вторым выводом обмотки возбуждени  и с выходом усилител  с единичным коэффициентом усилени , второй вывод п-й дополнительной обмотки , расположенной на п-м измерительном тороидальном магнитопроводе, соединен с неинвертируюцим входом усилител  с единичньм коэффициентом усилени , инвертирующий вход которого соединен с первым выводом обмотки возбуждени .