SU851240A1 - Conductivity meter sensing element - Google Patents
Conductivity meter sensing element Download PDFInfo
- Publication number
- SU851240A1 SU851240A1 SU792831396A SU2831396A SU851240A1 SU 851240 A1 SU851240 A1 SU 851240A1 SU 792831396 A SU792831396 A SU 792831396A SU 2831396 A SU2831396 A SU 2831396A SU 851240 A1 SU851240 A1 SU 851240A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- current
- coil
- medium
- electrodes
- toroidal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
Изобретение относится к физикохимическому анализу и может быть использовано для работы в качестве . чувствительного элемента (первичного 'преобразователя) в радиотехнической измерительной цепи устройства для * определения удельной электропроводности (УЭ) жидкости.The invention relates to physicochemical analysis and can be used to work as. a sensitive element (primary 'converter) in the radio-technical measuring circuit of the device for * determining the electrical conductivity (UE) of the liquid.
Известен чувствительный элемент, который содержит тороидальную катушку для возбуждения в среде электро-® магнитного поля, а также приемную ' тороидальную катушку. Измерительный эффект заключается в том, что наведенная в приемной катушке ЭДС пропорциональна УЭ среды £1].A sensitive element is known which contains a toroidal coil for excitation in the medium of an electro-magnetic field, as well as a receiving 'toroidal coil. The measuring effect is that the emf induced in the receiving coil is proportional to the RE of the medium £ 1].
Недостатками известного чувствительного элемента являются необходимость в громоздком магнитном экранировании устройства из-за высокой чувствительности приемной цепи к магнитным наводкам, в частности, к магнитному полю Земли, а также полям рассеяния в возбуждающей катушке;The disadvantages of the known sensitive element are the need for bulky magnetic shielding of the device due to the high sensitivity of the receiving circuit to magnetic pickups, in particular, to the Earth’s magnetic field, as well as to the scattering fields in the exciting coil;
зависимость коэффициента связи между катушками от частоты питающего напряжения, что приводит к трудности при использований прецезионных балансных схем измерения, поскольку в генераторах синусоидальных колебаний всегда присутствуют высшие гармоники; слишком большой объем пространственного осреднения, поскольку используют такой режим измерения, когда ток через отверстия катушек не фиксирован, а пропорционален УЭ среды.the dependence of the coupling coefficient between the coils on the frequency of the supply voltage, which leads to difficulties when using precision balanced measuring circuits, since higher harmonics are always present in sinusoidal oscillation generators; too much spatial averaging, since they use such a measurement mode when the current through the holes of the coils is not fixed, but proportional to the RE of the medium.
Наиболее близкой к предлагаемому чувствительному элементу по технической сущности является четырехэлектродная электролитическая ячейка, которая содержит средство для подвода электромагнитного поля к исследуемой среде и измерительные электроды £2].Closest to the proposed sensitive element in technical essence is a four-electrode electrolytic cell, which contains means for supplying an electromagnetic field to the test medium and measuring electrodes £ 2].
Недостаток указанной ячейки состоит в негативном влиянии электролитической поляризации электродов на точность измерения, поскольку при протекании значительного тока через границу раздела фаз (металл-электролит) возникает, паразитный поляризационный импеданс (резистивно-емкостной) . Точность измерений, кроме того, снижается из-за загрязнения токовых электродов, а также, при определенных условиях, в результате выделения на них газообразных Продуктов электрохимических реакций.The disadvantage of this cell is the negative effect of the electrolytic polarization of the electrodes on the measurement accuracy, since when a significant current flows through the phase boundary (metal-electrolyte), a parasitic polarization impedance (resistive-capacitive) arises. The measurement accuracy, in addition, is reduced due to contamination of current electrodes, and also, under certain conditions, as a result of the release of gaseous products of electrochemical reactions on them.
Цель изобретения - повышение точности измерений.The purpose of the invention is improving the accuracy of measurements.
Поставленная цель достигается тем, Что в чувствительном элементе средство для подвода электромагнитного поля выполнено в виде тороидальной катушки, а измерительные электроды расположены в отверстии катушки и разненсены в аксиальном направлении.This goal is achieved by the fact that in the sensitive element, the means for supplying the electromagnetic field is made in the form of a toroidal coil, and the measuring electrodes are located in the hole of the coil and are axially separated.
электроды, использование например, по сравнению с тороидальной катушкой обеснечувствительность устройк магнитным наводкам и полямelectrodes, use, for example, compared to a toroidal coil, the device is insensitive to magnetic pickups and fields
Использ9вание тороидальной катушки в качестве устройства для подвода электромагнитного поля к исследуемой среде позволяет снизить погрешность измерения благодаря отсутствию электрохимического взаимодействия металлических токовых электродов с электролитом. Тороидальную катушку используют в специфическом,впервые примененном режиме измерения,когда активное сопротивление среды меньше её индуктивного сопротивления. Именно такой режим позволяет применить приемные которых, приемной печивает ства рассеяния, что позволяет резко облегчить конструкцию из-за отсутствия необходимости в громоздких магнитных экранах; кроме того, нет частотнозависимого коэффициента трансформации, значительно меньше эффект близости, меньше пространственное осреднение, ниже порог чувствительности.The use of a toroidal coil as a device for supplying an electromagnetic field to the medium under study makes it possible to reduce the measurement error due to the absence of electrochemical interaction of metal current electrodes with an electrolyte. The toroidal coil is used in a specific, first applied measurement mode, when the active resistance of the medium is less than its inductive resistance. It is this mode that allows the use of reception rooms, the reception prints out scattering, which makes it possible to drastically lighten the design due to the absence of the need for bulky magnetic screens; in addition, there is no frequency-dependent transformation coefficient, the proximity effect is much less, the spatial averaging is less, and the sensitivity threshold is lower.
На чертеже изображен предлагаемый чувствительный элемент.The drawing shows the proposed sensitive element.
Чувствительный элемент состоит из тороидальной катушки 1, обмотку которой через клеммы 2 и 3 подключают к генератору синусоидального напряжения. В отверстие тороидальной катушки помещают приемные электроды 4 и 5, разнесенные в аксиальном направлении, которые представляют собой металлические поверхности, выступающие из изоляторов би 7. Через клем40The sensitive element consists of a toroidal coil 1, the winding of which is connected through terminals 2 and 3 to a sinusoidal voltage generator. In the hole of the toroidal coil are placed receiving electrodes 4 and 5, spaced in the axial direction, which are metal surfaces protruding from the insulators bi 7. Through terminal 40
851240 4 мы 8 и 9 электрода подключают к приемной цепи измерителя электропроводности жидкости. При протекании по обмотке тороидальной катушки электрического тока в среде также индуцируется электрический ток 10. При этом в подавляющем большинстве случаев магнитной компонентной электромагнитного поля можно пренебречь.851240 4 we 8 and 9 of the electrode are connected to the receiving circuit of the liquid conductivity meter. When an electric current flows through the winding of a toroidal coil, an electric current 10 is also induced in the medium. In the vast majority of cases, the magnetic component of the electromagnetic field can be neglected.
Элемент работает следующим образом.The element works as follows.
Индуцированный в среде электрический ток 10 создает вдоль трубок тока ' (показаны на чертеже стрелками) падение напряжения, которое измеряю! с помощью приемных электродов. Измеренное падение напряжения пропорционально удельному сопротивлению исследуемой среды (величина обратная УЭ) при условии, что ток через отверстие катушки мало зависит (в идеальном случае совсем должен не·.· зависеть) от УЭ среды. Такой режим измерения полностью аналогичен четырехэлектродной ячейке, поскольку протекающий через нее электрический ток (подводят токовыми электродами) максимально стабилизирован так как только напряжение на приемных электродах пропорционально удельному сопротивлению .среды. Если на токовых электродах стабилизировано напряжение, то тогда ток, индуцированный в среде, при условии малости поляризационных явлений, пропорционален УЭ среды. Этот режим измерения на практике не исполь-зуют из-за низкой точности, а его физический эквивалент реализуют с помощью двух тороидальных катушек, т.е. ток через отверстия обоих катушек пропорционален УЭ среды, а индуцированная в приемной катушке (пояс Роговского) ЭДС пропорциональна току через ее отверстие.The electric current 10 induced in the medium creates a voltage drop along the current tubes (shown by arrows), which I measure! using receiving electrodes. The measured voltage drop is proportional to the resistivity of the medium under study (the reciprocal of the RE), provided that the current through the hole of the coil is little dependent (in the ideal case, it should not depend at all.) Such a measurement mode is completely analogous to a four-electrode cell, since the electric current flowing through it (fed by current electrodes) is maximally stabilized since only the voltage at the receiving electrodes is proportional to the specific resistance of the medium. If the voltage is stabilized on the current electrodes, then the current induced in the medium, provided the polarization phenomena are small, is proportional to the RE of the medium. This measurement mode is not used in practice due to low accuracy, and its physical equivalent is realized using two toroidal coils, i.e. the current through the holes of both coils is proportional to the RE of the medium, and the EMF induced in the receiving coil (Rogowski belt) is proportional to the current through its hole.
Работу тороидальной катушки, помещенной в электропроводную среду,можно оценить с помощью соотношенияThe operation of a toroidal coil placed in an electrically conductive medium can be estimated using the relation
U □= - ~’ (1) ИЙ + (ωι./Ε)α U □ = - ~ '(1) II + (ωι. / Ε) α
- полный ток через отверстие катушки;- total current through the hole of the coil;
- потенциал рического лучают из где 3 где Е соленоидного электполя, который посоотношения (2) чел)- < напряженность электрического поля;- the potential of the radiation is radiated from where 3 where E is the solenoidal electric field, which is the ratio of (2) people) - <electric field strength;
851240 6851240 6
Ф - поток магнитной индукции в сердечнике катушки,который охватывается контуром интегрирования.Ф - magnetic flux in the core of the coil, which is covered by the integration loop.
U выражается через геометрические 5 параметры катушки, величину тока через ее обмотку, частоту питающего напряжения и, следовательно, это есть постоянная величина в процессе измерения; 10U is expressed through the geometrical 5 parameters of the coil, the magnitude of the current through its winding, the frequency of the supply voltage and, therefore, this is a constant value during the measurement; 10
R · - сопротивление исследуемой среды, которое обратно пропорционально y3,T.e.R'vj^;R · is the resistance of the medium under study, which is inversely proportional to y3, TeR ' v j ^;
oJ - угловая частота тока через обмотку; 15oJ is the angular frequency of the current through the winding; fifteen
L - индуктивность среды, зависящая только от геометрических параметров тороидальной катушки и магнитной проницаемости ее сердечника.L is the inductance of the medium, depending only on the geometric parameters of the toroidal coil and the magnetic permeability of its core.
Необходимо отметить, что 1 явля~ 20 ется паразитным параметром при измерении методом двух тороидальных катушек ..и, соответственно, накладывает ограничения на частоту тока через обмотку и геометрические раз- 25 меры катушек.It should be noted that 1 is ~ 20 a parasitic parameter when measured by the method of two toroidal coils .. and, accordingly, imposes restrictions on the frequency of the current through the winding and the geometric dimensions of the coils.
Если в (1) выполняется условие R7X0L, то получают идеальный режим для измерения методом двух тороидальных катушек, т.е. ток через отвер- 30 стие катушки пропорционален УЗ среды . Если в (1) выполняется условие R44C0L, то получают идеальный режим измерения согласно изобретению, который по физической сущности ана- 35 логичен методу четырехэлектродной ячейки. В изобретении утилизируется индуктивность среды (паразитный параметр в методе двух тороидальных •катушек) , что позволяет распррстра- 40 нить работу устройства в область высокочастотных питающих напряжений, стабилизировать ток через отверстие катушки, значительно снизить величину пространственного осреднения, 45 уменьшить эффект близости (влияние близлежащих предметов и электроцепей на результат измерения) , снизить порог чувствительности.If condition (R7X0L) is satisfied in (1), then an ideal mode is obtained for measurement by the method of two toroidal coils, i.e. the current through the hole of the coil is proportional to the ultrasonic medium. If condition (R44C0L) is fulfilled in (1), then an ideal measurement mode is obtained according to the invention, which in physical essence is similar to the four-electrode cell method. The invention utilizes the medium inductance (a parasitic parameter in the method of two toroidal • coils), which allows the device to operate in the region of high-frequency supply voltages, stabilize the current through the hole of the coil, significantly reduce the spatial averaging, 45 reduce the proximity effect (influence of nearby objects and electrical circuits for the measurement result), lower the threshold of sensitivity.
Для практической реализации изо- 50 бретения необходимо, чтобы параметр катушки и исследуемой среды удовлетворяли экспериментально установленному соотношениюFor the practical implementation of the invention, it is necessary that the parameter of the coil and the medium under study satisfy the experimentally established ratio
JAqj-W Е-Г · Λ > 4 (2)JAqj-W EG Λ> 4 (2)
Здесь рд - абсолютная магнитная проницаемость магнитопровода катушки., Гн/м;Here rd is the absolute magnetic permeability of the magnetic circuit of the coil., GN / m;
. U) - угловая частота протекающего через обмотку тока, рад/с; R - радиус отверстия, м; г - радиальный размер сечения магнитопровода, м;. U) is the angular frequency of the current flowing through the winding, rad / s; R is the radius of the hole, m; g is the radial size of the cross section of the magnetic circuit, m;
Н - удельная электрическая проводимость среды, См'1 м”4 .N - electrical conductivity of the medium, Cm ' 1 m ” 4 .
Если взять серийное ферритовое кольцо с R = 2 10wm, г *= 10^ м, ра а 8<· 10~* Гн/м, запитать обмотку катушки током с угловой частотой W = 1,3 10’6рад/с, то для морской нормальной воды с Λ = 5 См*1 м'1 согласно условию 2 получается PaWRrfc =3,3.If we take a series ferrite ring with R = February 10 w m, r * = 10 ^ m pa and 8 <· ~ 10 * H / m, a coil powered current with angular frequency W = 1,3 10 "6 rad / s then for normal sea water with Λ = 5 * 1 See m '1 according to the condition 2 is obtained PaWRrfc = 3,3.
Конструкция чувствительного элемента йзмерителя электропроводности жидкости по сравнению с образцами аналогичного оборудования позволяет производить измерения УЭ с более высокой точностью.The design of the sensitive element of the liquid conductivity meter in comparison with samples of similar equipment allows the measurement of REs with higher accuracy.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792831396A SU851240A1 (en) | 1979-10-26 | 1979-10-26 | Conductivity meter sensing element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792831396A SU851240A1 (en) | 1979-10-26 | 1979-10-26 | Conductivity meter sensing element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU851240A1 true SU851240A1 (en) | 1981-07-30 |
Family
ID=20855638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792831396A SU851240A1 (en) | 1979-10-26 | 1979-10-26 | Conductivity meter sensing element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU851240A1 (en) |
-
1979
- 1979-10-26 SU SU792831396A patent/SU851240A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2802182A (en) | Current density responsive apparatus | |
US20090267617A1 (en) | Apparatus and method for measuring salinity of a fluid by inductance | |
EP1546695B1 (en) | Method and apparatus for measuring conductive component content of a muliphase fluid flow and uses thereof | |
US9103857B2 (en) | Gradiometer for determining the electrical conductivity of a medium contained in a containment | |
JP2016529506A (en) | Method and apparatus for analyzing sample volume with magnetic particles | |
RU2367982C1 (en) | Method of logging with application of nuclear-magnetic resonance and device for its realisation | |
JP2009204342A (en) | Eddy current type sample measurement method and eddy current sensor | |
CA2088002A1 (en) | Salt analyzer switchably capable of employing contact and non-contact conductivity probes | |
SU851240A1 (en) | Conductivity meter sensing element | |
US3255405A (en) | Apparatus for measuring the electrical conductivity of a sample | |
Gledhill et al. | A new method for measurement of the high field conductance of electrolytes (The Wien effect) | |
CN113640583A (en) | Spiral ring type core resistivity measuring device and method | |
RU2591027C1 (en) | Method of measuring and spatial distribution of local magnetic field caused by corrosion flow on metal surface in solution | |
Liu et al. | A Seawater Conductivity Measurement Method Based on Magnetic Resonance Coupling | |
RU2234102C2 (en) | Method for determination of dielectric parameters of water and its solutions in audio-frequency region with the aid of l-cell | |
US3355661A (en) | Apparatus for measuring the conductivity of electrolyte | |
SU748214A1 (en) | Conductometer immersion-type transducer | |
RU2006851C1 (en) | Superposed electromagnetic transducer | |
UA60955C2 (en) | Method for contactlessly measuring conductivity of film polymeric electrolyte by a combined transducer | |
SU1137410A1 (en) | Method of touch-free measuring cylinder-shaped conductive non-magnetic specimen conductivity | |
SU711364A1 (en) | Liquid level measuring method | |
SU110291A1 (en) | Instrument for measuring high direct currents | |
RU2012009C1 (en) | Method of measuring parameters of continuous cylindrical electroconducting objects | |
SU913202A1 (en) | Conductometer | |
RU2003967C1 (en) | Device for measuring specific electric conductivity of liquid media |