SU1620959A1 - Кондуктометрический анализатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в кондук- тометрии. Цель изобретени  - повышение точности измерени  в динамическом режиме измерени . Кондуктометрический анализатор содержит измеритель удельной электропроводности, измеритель температуры , блок введени  поправки и регистратор . Введение в устройство блока прогнозировани  температуры и блока формировани  поправки позвол ет повысить его динамические характеристики и увеличить точность измерени . 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , в частности к кондуктометрии.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  в динамическом режиме измерени .

На фиг. 1 показана блок-схема кондук- тометрического анализатора; на фиг. 2 - схема блока прогнозировани  температуры; на фиг. 3 - схема блока формировани  поправки.

Кондуктометрический анализатор (фиг. 1) содержит измеритель 1 удельной электропроводности , измеритель 2 температуры, блок 3 прогнозировани  температуры, блок 4 формировани  поправки, блок 5 введени  поправки и регистратор 6.

Блок прогнозировани  температуры (фиг. 2) включает узел 7 получени  производной , фильтр 8 низкой частоты, сумматор 9, операционный усилитель 10, интегратор 11 и делитель 12.

Блок формировани  поправки (фиг. 3} образуют первый умножитель 13, первый делитель 14, сумматор 15, второй делитель 16 и второй умножитель 17.

Кондуктометрический анализатор работает следующим образом

С измерител  2 на блок 3 поступает напр жение, пропорциональное разности температур

Ui Ki(T - То),(1)

где Ki - коэффициент пропорциональности;

Т - температура термочувствительного элемента измерител  2 в текущий момент времени.

На входе блока 4 получают напр жение dUi

U2 Ui + n

dt

(2)

где

П- посто нна  времени блока 3;

d Ui

производна  от входного напр dt жени  во времени.

На блок4 подаютс  напр жени  1)2 и Уз, где формируетс  напр жение термопоправки AU, которое с соответствующим знаком суммируетс  в блоке 5 с напр жением из, пропорциональным удельной электропроводности (УЭП) раствора в текущий момент времени. Выходное напр жение LM блока 5  вл етс  пропорциональным измер емому

О

о ел ю

значению УЭП раствора, приведенному к температуре Т0, и фиксируетс  регистратором 6.

Блок прогнозировани  температуры работает следующим образом.

Напр жение DI дифференцируетс  узRC

лом 7 с посто нной времени п - и

через фильтр 8 подаетс  на сумматор 9, где суммируетс  с напр жением LM.

RC т- посто нна  времени интегратора 11;

р - коэффициент делени  напр жени  Ui делителем 12,

Измен   коэффициент делени  р, устанавливают значение п равным значению посто нней времени прогрева термочувствительного элемента измерител  2.

При этом

U2 К2(ТР - То),(3)

где Ка - коэффициент пропорциональности.

УЭП растворов сильно зависит от температуры (в среднем 2% на 1°С), поэтому дл  определени  состава раствора путем измерени  УЭП необходимо компенсировать изменени  УЭП, вызванные изменением температуры раствора.

Зависимость УЭП от температуры можно представить формулой

Х0 Х- X а(Тр-То)+/3(Тр-Т0)2,

термопоправка УЭП;

(4)

-где Х0 - значение УЭП раствора при температуре Т0;

X - значение УЭП раствора при темпе- ратуре Тр;

Т0 - температура раствора, к которой необходимо привести показани  УЭП анализатора (градуировочна );

Тр - температура раствора в текущий момент времени;

(Тр-Т0) +

+ /3(ТР-ТоП

ч ,{f - температурные коэффициенты УЭП раствора.

В известных анализаторах в качестве чувствительного элемента измерител  тем- пеоатуры примен ютс  проволочные или полупроводниковые терморезисторы, кото- рые имеют посто нную времени прогрева 1 -- 30 с. Если растворы химически активные, чувствительный элемент необходимо армировать защитной оболочкой, котора  увеличивает посто нную времени прогрева в несколько раз (до единиц минут).

Измерение УЭП производ т со скоростью от единиц микросекунд до миллисекунд , а термопоправка может быть

0

5

0

5

0

0

°

5

Q g

получена только после прогрева термочувствительного элемента, т.е. с большим запаздыванием . В статическом режиме кондуктометрический анализатор может производить измерени  с высокой точностью , но при колебани х температуры раствора или при нагреве (охлаждении), что в технологических лини х производства неизбежно, он осуществл ет неправильные измерени . Так, при скачке температуры на 10°С в первый момент времени кондуктометрический анализатор дает погрешность около 20%, а затем его показани  асимптотически приближаютс  к установившемус  значению с посто нной времени прогрева термочувствительного элемента. При изменении температуры раствора с посто нной скоростью (нагрев или охлаждение) показани  (выходной сигнал) кондуктометриче- ского анализатора имеют большую погрешность, так как внесение термопоправки отстает в лучшем случае на величину VT, где V - скорость изменени  температуры раствора; г- посто нна  времени прогрева термочувствительного элемента.

Как видно из формулы (4), необходимо перемножить электрический сигнал, пропорциональный УЭП раствора, на функцию температуры.

В кондуктометрическом анализаторе функци  температуры вводитс  в блок формировани  поправки в виде напр жени  с выхода блока прогнозировани  температуры , поэтому перемножение необходимо производить на умножител х напр жений.

Блок формировани  поправки работает следующим образом.

Напр жение 1)2 подаетс  на делитель 16 и умножитель 13. После возведени  в квадрат умножителем 13 напр жение подаетс  на делитель 14, С помощью делителей устанавливаютс  посто нные коэффициенты а,Д уравнени  (4). Напр жени  с делителей 14 и 16 складываютс  на сумматоре 15 и подаютс  на умножитель 17, где перемножаютс  на напр жение , пропорциональное УЭП раствора.

Включение в ростаи прибора блока прогнозировани  температуры значительно повышает его динамические характеристики и увеличивает точность измерени .

Claims (2)

1. Кондуктометрический анализатор, состо щий из измерител  удельной электропроводности , измерител  температуры, блока введени  поправки и регистратора, вход которого соединен с выходом блока введени  поправки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений в динамическом режиме, в него введены блок формировани  поправки и блок прогнозировани  температуры, состо - щий из последовательно включенных узла получени  производной, фильтра низких частот и сумматора, причем выход измерител  температуры соединен с входом блока прогнозировани  температу- ры, выход которого соединен с первым входом блока формировани  поправки, второй вход которого объединен с вторым входом блока введени  поправки и соединен с выходом измерител  удельной электропроводности , выход блока формировани  поправки соединен с вторым входом блока введени  поправки.

2. Анализатор по п. 1,отличающее- с   тем, что блок формировани  поправки состоит из первого и второго умножителей, первого и второго делителей и сумматора, причем входы первого умножител  и второго делител  объединены и  вл ютс  первым входом блока формировани  поправки, выход первого умножител  соединен с входом первого делител , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго делител , выход сумматора соединен с первым входом второго умножител , второй вход и выход которого  вл ютс  вторым входом и выходом блока формировани  поправки.

Фиг./

Фиг.2

Фие.3