SU949539A1 - Измеритель сопротивлений кондуктометрических датчиков - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в кондуктбметрии при построении измерителей разности удельной электрической проводимости эталонного и исследуемого растворов, работающих с бесконтактными емкостными кондуктометрическими датчиками.

Известен преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников , содержащий источник питани , преобразователь тока с первичной и вторичной обмотками, усилитель, который через сумматор соединен с входами управл емого делител  напр жени , фазочувствительный индикатор и измерители отношени  напр жени  Cl.

Однако в этом преобразователе значение емкости конденсатора предполагаетс  известным, т.е. не предусмотрена возможность изменени  этого параметра во времени.

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников в напр жение , который содержит формирователь опорного напр жени , задатчикинтервала времени, резистор на лаходе усилител  посто нного тока, в

цепи отрицательной обратной св зи которого включен исследуемый двухполюсник , представл ющий собой последовательное соединение конденсатора и параллельной цепи, состо щей из конденсатора и резистора, дифференциаторы , ограничитель напр жени , интеграторы, клюЧ, инвертирующий масштабирующий преобразователь,

10 вычитающее устройство и сумматор напр жений . Данный преобразователь позвол ет преобразовать в напр жени  параметры всех трех элементов двухполюсной цепи 2 .

15

Недостатком известного преобразовател   вл етс  ограниченность функциональных возможностей, а именно невозможность измерени  разности сопротивлений двух кондуктометричеС20 ких датчиков при их дифференциальном включении.

Цепь изобретени  - расширение фуйкциональных возможностей и повышение

25 точности измерени  сопротивлени  кондуктометрического датчика, а именно обеспечение измерени  разности сопротивлений двух кондуктометрических датчиков при их дифференциаль30 ном включении. Поставленна  цель достигаетс  тем что в измеритель сопротивлений кондуктометрических датчиков, содержащий формирователь опорного напр жени , соединенный через опорный резистор с входом усилител  посто нного тока с зажиМами дл  подключени  кондуктометрических датчиков в цепи отрицательной обратной св зи, интегратор , масштабирунмдий преобразователь вычитатель напр жений, один из входов которого соединен с выходом усилител  посто нного тока, дифференциа тор, ключ, введены зсщакиций генератор , делитель частоты, формирователь управл ющих напр жений, переключатель , четыре аналоговых двухвходовых коммутатора и измеритель среднего значени , причем один зажим дл  подключени  кондуктометрических датчиков соединен с одними из входов первого и второго аналоговых двухвходных коммутаторов, другие входы которых соединены с земл ной шиной, а другой зажим дл  подключени  кондуктометрических датчиков соединен с одними из входов третьего и четверто го аналоговыхдвухвходовых коммутаторов , другие вход которых соединен с земл ной шиной, а один вход форми ровател  управл ющего напр жени  не посредственно, а другой вход через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, а также с вхо дом формировател  опорного напр жени , выход последнего соединен с вхо дом интегратора, выход которого через масштабирующий преобразователь соединен с вторым входом вычитател  напр жений, соединенного непосредст венно и через дифференциатор с одним и другим входами переключател , соответственно , выход переключател  через ключ соединен с входе измерител  среднего значени  напр жени  управл кнцие входы аналоговых двухвходовых коммутаторов и ключа соедиHeiua с соответствуюашми выходами формировател  управл квдих напр жений Кроме того, масштабирующий преобразователь выполнен на операционном усилителе, вход которого через.одну и другукз цепи регулировки коэффициента передачи соединен с входами коммутатора, выход которого соединен с выходом операционного усилител . На фиг.1 приведена ctpyктypнa  схема устройства; на фиг.2 - эквивалентна  электрическа  схема бесконтактных емкостных датчиков. Эквивалентна  электрическа  схема бесконтактных емкостных датчиков представлена на фиг.2 конденсатором cJi/C y, характеризующим диэлектричес кие свойства изол ции электродов,последовательно включенным с параллельным соединением конденсатора Cj/Cj/ и резистора , причем - емкость, обусловленна  пол рными свойствами раствора, RJi/R / электрическое сопротивление раствора, завис щее от его концентрации . Измеритель сопротивлений кондуктометрических датчиков содержит задак ций генератор 1, делитель 2 частоты , формирователь 3 управл ющих напр жений, формирователь 4 опорного напр жени , интегратор 5,опорный резистор 6, сопротивление которого RO,усилитель 7 посто нного тока , емкостные кондуктометрические датчики 8 и 9, четалре аналоговых двухвходовых коммутатора 10-13, масштабирующий преобразователь 14 с цеп ми 15 и 16 регулировки коэффициента передачи, п тый аналоговый двухвходовый коммутатор 17, вычитатель 18 напр жений, дифференциатор 19, переключатель 20, ключ 21 и измеритель 22 среднего значени  напр жени . Измеритель сопротивлений кондуктометрических датчиков может работать как измеритель сопротивлени  одного кондуктометрического датчика и как измеритель разности сопротивлений двух кондуктометрических датчиков, включенных дифференциально. Рассмотрим работу измерител  в режиме измерени  сопротивлени  одного кондуктометрического датчика. Задающий генератор 1 генерирует пр моугольные импульсы с частотой F. Эти импульсы поступают на один из входов формировател  3 управл ющих напр жений и вход делител  2 частоты, с выхода которого импульсы с частотой fp поступают на второй вход формировател  3 управл ющих напр жений и вход формировател  4 опорного напр жени , выходное напр жение которого в виде двухпол рных пр моугольных импульсов с амплитудой Ер и периодом Тр подаетс  на вход интегратора 5 и вход усилител  7 посто нного тока. Схема формировател  3 управл ющих напр жений подает на управл кнцие входы аналоговых двухвходовых коммутаторов 10-13 и 17 такие управл ющие напр жени , чтобы в цепи отрицательной обратной св зи усилител  посто нного тока 7 оказалс  пос1 6 нно подключенным один из емкостных кондуктометрических датчиков, например емкостной кондуктометрический датчик 8, кле(Ф1ы второго емкостного кондуктометрического датчика 9 были заземлены, а у масштабирук цего преобразовател  14 была посто нно подключена одна из цепей регулировки коэффициента передачи, например цепь 15 регулировки коэффициента передачи. Предположим, что с выхода формир вател  4 опорного напр жени  снимаетс  напр жение -Е. Это напр жен через опорный резистор 6 сопротивле нием RO поступает на вход усилител  7 посто нного тока, в цепи отрицательной обратной св зи которого вкл чен емкостный кондуктометрический датчик 8, эквивалентна  схема которого представл ет собой последовательное соединение конденсатора с и параллельной цепи. Выходное напр жение, усилител  7 посто нного тока VW ife-t - М1-е«А), поступает на один из входов вычитател  18 напр жений. Напр жение -Е с выхода формиров тел  4 опорного напр жени  поступае также на вход интегратора 5, выходное напр жение которого V(t) 1 .t подаетс  на вход масштабирующего преобразовател  14 с цепью 15 регулировки коэффициента передачи, выходное напр жение которого имеет ви VwnCt ) Это напр жение подаетс  на второ вход вычитател  18 напр жений, выходное напр жение которого При соответствующем выборе коэф - f фициента передачи к масштабирующего преобразовател  14 напр жение можно привести к виду VftCt) (1 - е в KO При , т.е. практически после окончани  переходного процесса в измерительной цепи, напр жение .

однозначно определ етс  параметром R. Исход  из этого, частота опорного напр жени  выбираетс  таким образом , чтобы в пределах диапазона изменени  величины врем 

- 7, ,.

При смене знака опорного напр жени  весь этот процесс повтор етс  и 65

Claims (2)

1. Напр жение с выхода дифференциато ра 19 через переключатель 20 и ключ 21 поступает на вход измерител  22 среднего значени  напр жени . Ключ 21 пропускает напр жение на вход измерител  22 среднего значени  напр Напр жение на выходе вычитател  напр жений принимает вид - EpR о Напр жение с выхода вычитател  18 напр жений через переключатель 20 напр жений и ключ .21 поступает- на вход измерител  22 среднего значени  напр жени  . Управл кицее напр жение с выхода формировател  3 управл ющих напр жений открывает ключ 21 только через t -1 от начала действи  на выходе формировател  4 опорного напр жени  -ЕдИ закрывает его в момент смены пол рности-опорного напр жени . Таким образом, на выходе ключа 21, т.е. на входе измерител  22 среднего значени  напр жени , действуют пр моугольные импульсы с амплитудой V и длительностью. Т J . Выходное напр жение измерител  22 среднего значени  напр жени  однозначно , определ етс  значением измер емого параметра R-, . Установка необходимого значени  коэффициента передачи к масштабирующего преобразовател  14 осуществл етс  в процессе калибровки. Регулировка коэффициента передачи К масштабирующего преобразовател  14 осуществл етс  по критерию равенства значений крутизны линейно измен ющейс  составл ющей напр жени  на выходе усилител  7 посто нного тока и линейно измен ющегос  напр жени  на выходе масштабирук цего преобразовател  14. В процессе калибровки выходное напр жение вычитател  18 напр жений, имеющее вид X -. / в1 с, ( -е подаетс  на вход дифференциатора 19, выходное напр жение которого напр жение женй  через врем  t с начала действи  на выходе формировател  4 опорного напр жени  -Е и закрывает с  в момент смены пол рности опорно го напр жени . На вход измерител  2 среднего значени  напр жени  поступают импульсы с амплитудой - Во ЕрК it гт - о 1 Калибровка заключаетс  в подборе такого К, при котором напр жение на входе измерител  22 среднего зна чени  напр жени  станов тс  равным нулю. При этом коэффициент передачи масштабирующего преобразовател  14 к - 5 а г оЧ При включении в цепь отрицательной обратной св зи усилител  7 посто нного тока емкостного кондуктометрического датчика 9 масштабирующего преобразовател  14 оказываетс  посто нно подключенной цепь 16 регулировки коэффициента передачи. Управл ющее напр жение с выхода фор мировател  - 3 управл ющих напр жений открывает ключ 21 через врем  1л t с начала действи  на выходе формировател  4 опорного напр жени  +Ед и закрывает его в момент смены пол рности опорного напр жени . На вхо  измерител  22 среднего значени  напр жени  поступают пр моугольные EoR-l импульсы с амплитудой V(v длительностью - , Выходное напр жени измерител  22 среднего значени  напр жени  однозначно определ етс  значением измер емого параметра R. Калибровка по емкостному кондукто метрическому датчику 9 производитс  аналогично калибровке по емкостному кондуктометрическому датчику 8. Измерение разности сопротивлений двух дифференциально включенных емкостгадхкондуктометрических датчиков осуществл етс  следующим образом. Схема формировател  управл ющих напр жений формирует такие управл ющие напр жени , что при поступлении с выхода формировател  4 опорного на пр жени  отрицательного полупериода опорного напр жени  в цепи отрицател ной обратной св зи усилител  7 посто  нного тока оказываетс  подключенным емкостный кондуктометрический датчик 8, у масштабирующего преобразовател  14 подключена цепь 15 регулировки ко эффициен-ва передачи, а клеммы емкост ного кондуктометрического датчика 9 в это врем  заземлены. При действии же положительного полупериода опорного напр жени  в цепь отрицательной обратной св зи усилител  7 посто нного тока подключаетс  емкостный кондуктометриЧеский датчик 9, у масштабирующего преобразовател  14 подключаетс  цепь 16 регулировки коэффициента передачи, а клеммы емкостного кондуктометрического датчика 8 заземлены . На ключ 21 поступает такое упвавл ющее напр жение с выхода формировател  3 управл ющих напр жений, что он открываетс  через врем  t т после начала каждого полупериода . На вход измерител  22 среднего значени  напр жени  поступают поочередно импульсы положительной пол рноEoRi сти с амплитудой и импульсы рицательной пол рности с амплитудой Выходное напр жение измерител  22 среднего значени  напр жени  однозначно определ етс  значением разности измер емых параметров R, и R/J. Введение новых узлов и функциональных св зей позвол ет расширить функциональные возможности измерител  сопротивлени  кондуктометрического датчика, а именно обеспечивает возможность измерени  разности сопротивлений двух дифференциально .включенных кондуктометрических датчиков. Использование предлагаемого измерител  сопротивлений кондуктометрических датчиков позвол ет создать точные, малогабаритные приборы, работающие в широком диапазоне измерени  параметров датчиков. Формула изобретени  1. Измеритель сопротивлений кондуктометрических датчиков, содержащий форг рователь опорного напр жени , соединенный через опорный резистор с входом усилител  посто нного тока с зажимами дл  подключени  кондуктометрических датчиков в цепи отрицательной обратной св зи, интегратор, масштабирующий преобразователь, вычитатель напр жений, один из входов которого соединен с выходом усилител  посто нного тока, дифференциатор, ключ, отл-ичающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей измерител  и повышени  точности измерени , в него введены задающий генератор, делитель частоты, формирователь управл ющих напр женийг переключатель, четыре аналоговых двухвходовых коммутатора , и измеритель среднего значени , причем один зажим дл  подключени  кондуктометрических дачтиков соединен с одними из входов первого и второго аналоговых двухвходовых коммутаторов ,, другие входы которых соединены с земл ной ишной, а другой зажим дл  подключени кондуктометрических датчиков соединен с одними из входов третьего и четвертого аналоговых двухвходовых коммутаторов, другие входы которых соединены с земл ной шиной, один вход формировател  управл ющего напр жени  непосредственно , а другой вход через делитель частоты соединен с выходом задающего генератора, а также с входом формировател  опорного напр жени , выход последнего соединен с входом интегратора , выход которого через масштабирунмций преобразователь соединен с вторым входом вычитател  Напр жений, соединенного непосредственно и через дифференциатор с одним и другим входами переключател , соответственно, выход переключател  через ключ соединен с входом измерител  среднего значени  напр жени , управл ющие входы аналоговых двухвходовых коммутаторов

   и ключа соединены с соответствующими выходами формировател  управл ющих напр жений.
2. 2. Измеритель поп.1, отли-чающийс  тем, что масштабирующий преобразователь выполнен на операционном усилителе, вход которого через одну и другую цепь регулировки коэффициента передачи соединен с входс1ми коммутатора, выход которого соединен с выходом операционного усилител .

   Источники-информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 519646, кл.С 01 R 27/00, 1976.

   2.Авторское свидетельство СССР 493021, кл.-G 01 R 27/00, 1975.

   .i

   С1

   0-Ф