SU918839A1 - РН-метр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измеритель ной технике, в частности к измерению концентрации водородных ионов.

В известных рН-метрах осуществл ют измерени  .концентрации водородных ионов путем установлени  равновесного состо ни  электродной системы рНметра . Электродные системы обладают большой инерционностью, что определ ет их применение в стационарных услови х или при медленно мен ю{цихс  услови х. К тому же показани  рН-метра в сильной степени завис т от величины температуры исследуемой среды .

Известны рН-метры. В Одном из известных рН-метров датчик ЭДС подключен к мостовой измерительной схеме, содержащей сопротивление термокомпенсации и,реохорд, управл емый двигателем с редуктором. ДвкЬатель питает усилитель, входной сигнал которого создаетс  в диагонали моста при разбалансе последнего. При по влении сигнала от датчика мост разбаланскруетс  и разбаланс отрабатываетс  двигателем с управл емым им реохордом . Положение движка реохсФда после балансировки указывает на. величину рН среды. Изменение те лпературы

среды учитываетс  термокомпенсатором моста tl.

Недостатком рН-метра  вл етс  его больша  инерционность установлени  показаний рН среды.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  патчик дл  измерени  показател  рН, содержащий электродную систему дл ,из10 мерени  рН жидких сред, соединенную с первым измерительныг- устройством , термодатчик, подключенный через функциональный-преобразователь к первому измерительному устройству.

15 . Термодатчик с функциональным преобразователем служит дл  учета температурной зависимости коэффициента передачи рН-метра 2.

20

Недостатком датчика дл  измерени  показател  рН  вл етс  длительное врем  переходного процесса измерени , вызьшаемохо инерционностью электродной системы и термодатчика, т.е. уст

25 ройство не может быть применено при исследовании сред с быстромен ющимис  концентрацией и температурой.

Claims (2)

1. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  рН-метра и точ30 ности измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем что в рН-метр содержащий электродную систему дл  измерени  рН жидких сред соединенную с первым измерительным устройством, термодатчик, подключенный через функциональный преобразователь к первому измерительному устфойству , содержит дополнительно второе измерительное устройство и блок делени , при этом выход первого измерительного устройства подключен к первому входу блока делени , термодатчик через последовательно соедине ные второе измерительное устройство и функциональный преобразователь под ключен ко йторому входу блока делени , выход которого  вл етс  выходом рН-метра. Кроме того, первое и второе измерительные устройства содержат блок дифференцировани , первый выход которого через блок произведени  подключён к первому входу блока делени  второй вход которого соединен со вто рым выходом блока дифференцировани , выход блока делени  подключен к первому входу блока суммировани , выход которого  вл етс  выходом измеритель ного устройства, второй вход блока суммировани  соединен со входом блок дифференцировани  и входом измерительного устройства. Йа чертеже -пг едставлена блок-схем рН-метра. Электродна  система 1 дл  рН-метра предназначена дл  получени  напр  жени  ), соответствующего мгновенной реакции системы на величину значени  pfl, и подключена ко входу измерительного устройства 2, предназначенного дл  преобразоЬани  напр жени  U(t) в напр жение, соот-ветствующее истинной величине значени  рН до окончани  переходного процесса в электродной системе рН-ме ра. Термодатчик 3 предназначен дл  получени  напр жени  Ui-j(t), соответствующего мгновенной реакции датчика на величину температуры t°среды измерени , и подключен ко входу измерительного устройства 4 .дл  термо датчика, предназначенного дл  преоб разовани  напр жени  U(j(t) в напр жение , соответствующее величине тем пературы среда, до окончани  переходного процесса в т-ермодатчике. Каждое измерительное устройство выполнено следующим образом. Вход измерительного устройства соединен со входом блока 5 (9) диф .. . ... ференцировани , предназначенного дл получени  первой и второй производн по времени входного сигнала U(t) Ш(Ъ)и U(t)j на первом и второ выходе блока соответственно. Первый выход блока дифференцировани  через блок 6 (10) произведеи , предназначенного дл  возведеи  в квадрат сигнала( U(t) , соеинен с первым входом блока 7 (11) елени ,второй вход которого соедие со вторым выходом блока 5 (9) диференцировани  непосредственно. Блок (11) делени  предназначен дл  деени  сигнала поступающего на первый ход, на сигнал, поступающий на втоой вход. Вход измерительного устройства соединен со вторым входом блока .8(12) суммировани  первый вход которого соединен с выходом блока 7(11) делени . Блок суммировани  предназначен дл  получени  разности сигналов, поступающих на его входы, причем из сигнала, поступающего на второй вход, вычитаетс  сигнал, поступающий на первый вход блока. Выход блока 8(12) суммировани  соединен с выходом измерительного устройства. Выход измерительного устройства 4 соединен с входом функционального преобразовател  13, предназначенного дл  преобразовани  сигнала, соответствующего темпеjiaType среды, в сигнал , соответствующий статическому коэффициенту передачи рН-метра,  вл ющегос  функцией температуры. Выход функционального преобразовател  13 соединен со вторым входом блока 14 делени , первый вход которого соединен с выходом измерительного устройства 2, Блок 14 делени  предназначен дл  получени  истинной величины значени  рН среды. Выход блока делени   вл етс  выходом рН-метра в целом. Инерционные преобразователи температуры и концентрации водородных ионов (термодатчик и электродна  система рН-метра) в электрическое напр жение описываю-тс  дифференциальными уравнени ми первого пор дка T-U(t) + U(t)K x(t), (1) где U(t) - выходной электрический сигнал x(t) - измер ема  физическа  величина; Т - параметр измерительного преобразовател ; К - коэффициент передачи измерительного преобразовател ; Дл  каждого измерительного преобразовател  имеем Тан- U(t)4U-i(t)Kp4 x(t) , (2) ttO.U(t)+U,j(t)(t,. . (3) Зависимость о °  вл етс  функцией - статический коэффициент передачи электродной системы рН-метра Крц Кд (t). . (4) Условием вычислени  искомой фйзической величины  вл етс  следующее: дл  малого промежутка времени, много меньшего времени выполнени  вычислеНИИ , можно положить, что физически величины x(t) и (t)  вл ютс  посто нными , т.е. xit)x 5 и t°-(t)tp( Тогда из (I) путем дифференциро вани  получают T-U(t) + U(t)0,(6 откуда , : ----gilK- п Таким образом получают дл  1Г„ 1Й-1Ш21| 1Л - O.llt) 1 О KiO I-Ot-П-TTf-N(9 рН-метр работает следующим образом . При введении электродной системы и термодатчика 3 в исследуемую сред на их выходах по вл ютс  напр жени  (t) и Ui;(t) соответственно. J Эти напр жени  поступают на вход измерительных устройств 2 и 4 соответственно . Каждое измерительное устройство работает следующим образом. Входное напр жение измерительного устройства поступает на вход бло ка дифференцировани , вызывает по вление на первом выходе блока сигнал U(t), а на втором - сигнал U(t) Сигнал 0(t), поступа  на вход бл ка произведени , вызывает по вление на выходе сигнсша lu(t) , который поступает на первый вход блока деле ни . На второй вход поступает сигнал 0(t), на выходе блока делени  tu(t) по вл етс  сигнал --frfrr который поступа  на вход блока суммировани , алгебраически суммируетс  с сигналом U(t). При этом на выходе измерительных устройств 2 и 4 по вл ютс  сигналы UA( u,(t)TTftT ua(t) {Ui(t)0 (t) J соответственно. .сигнал U(t) поступающий на функциональнЁгй преооразова- тель 13, вызывает по вление на еговыходе напр жени  , соответствующего температуре исследуемой среды. Это напр жение поступает на второй вход блока 14 делени , на первый вход которого поступает сигнал TU (t)- Г o.,(t) j с выхода измерительного устройства Таким образом, на выходе блока 14 де лени  получают сигнал д) U,(t)J  вл ющийс  выходным сигношом рН-метра , т.е. соответствующего значению величины рН исследуемой среды. Применение предлагаемого рН-метра дает экономический эффект при измерени х показател  рН большого количества сред в св зи с сокращением времени измерени  в каждой среде, достигнутого за счет уменьшени  посто нной времени всей системы рН-метра и исключени  дополнительных зат|рат времени на предварительное определение температ уры измер емой среды . Применение рН-метра в измерительном звене систем автоматического регулировани  (например в химических или технологических процессах) сдерживаетс  большим временем проведени  измерени . Применение предлагаемого рН-метра позвол ет получить систему автомати .чёского регулировани  с малым временем реакции, что в конечном счете повысит качество продукции данного химического или технологического процесса . Формула изобретени  1.рН-метр, содержащий электродную систему дл  измерени  рН жидких сред, соединенную с первым измерительным устройством, термодатчик, . подключенный через функциональный преобразователь к первому измерительному устройству, отличающийс   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности измерений, он содержит дополнительно второе измерительное устройство и блок делени , при этом выход первого измерительного устройства подключен к первому входу блока делени , термодатчик через последовательно соединенные второе измерительное устройство и функциональный преобразователь подключен к второму входу блока делени , выход Которого  вл етс  выходом рН-метра. 2.рН-метр по п.1, о тли ч а ю щ и и с   тем, что первое и второе измерительные устройства содержат блок дифференцировани , первый выход которого через блок произведени  подключен к первому входу блока делени. , второй вход которого соединен с вторым выходом блока дифференц .ировани , выход блока делени  подключен к первому входу блока сумкдаровани , выход которого  вл етс  выходом измерительного устройства, второй вход блока суммировани  соединен с входом дифференцировани  и входом измерительного устройства .. Источники информации, , прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 4648).0, кл. G 01 N 27/52, 1975.
2. 2.Патент Японии № 50-36597, л. 113122, G 01 N 27/56, опублик. 1976 (прототип).