Способ градуировки устройства для измерений электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем

 

Изобретение предназначается для градуировки измерительных каналов относительной электрической проводиморской воды с трансформаторным перви шым преобразователем и может быть использовано в аппаратуре для океанографических исследований. Цель изобретения - повышение точности градуировки достигается за счет уменьшения погрешности от нестабильности сопротивлений контактов имитатора витка воды. Для реализации способа собирают имитатор витка воды. Для этого проводник 15 с известным сопротивлением пропускают через калиброванное отверстие кварцевой труб- , ки 16 трансформаторного первичного преобразователя 6 градуируемого устройства 5, что проводник 5 образует на этом преобразователе обмотку, и замыкают проводник 15 на магазин сопротивления 17. Проводимость имитатора витка воды рассчитывают по соотношению, приведенному в формуле изобретения. 2 ил. i (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5! )4 С 01 R 35/00, 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

77 фь

Ю

Ю

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1383241 (21) 3962412/24-21 (22) 10.10.85 (46) 23,11.88. Бюл. У 43 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (») В.В.Воскресенский (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1383241, кл. G 01 R 35/00, G 01 И 27/02, 1984. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗЬЖРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ МОРСКОЙ ВОДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНЫМ ПЕРВИЧНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение предназначается для градуировки измерительных каналов относительной электрической проводи-! мости морской воды с трансформатор.SU» È39514 А2 ным первичным преобразователем и может быть использовано в аппаратуре для океанографических исследований.

Цель изобретения — повышение точности градуировки достигается за счет уменьшения погрешности от нестабильности сопротивлений контактов имитатора витка воды. Для реализации способа собирают имитатор витка воды, Для этого проводник 15 с известным сопротивлением пропускают через калиброванное отверстие кварцевой труб,ки 16 трансформаторного первичного преобразователя б градуируемого устройства 5, что проводник 15 образует на этом преобразователе обмотку, и замыкают проводник 15 на магазин сопротивления !7. Проводимость имитатора витка воды рассчитывают по соотношению, приведенному в формуле изобретения. 2 ил.

1439Я 4

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к градуировке измерительных каналов относительной электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем, нашедших широкое применение в аппаратуре для океанографических исследований, и является усовершенствованием сноса- щи ба градуировки по авт, св. Ф 1 383241, Цель изобретения — повышение точности градуировки.

На Фиг. 1 изображена установка для определения коэффициента преобразова- 15 ния первичного преобразователя; на фиг. 2 — имитатор витка воды.

Способ заключается в следующем.

По совокупности различных значений проводимости Y в имитатора витка ;щ воды (проводника с известным сопротивлением), пропущенного через отверстие трансформаторного первичного преобразователя градуируемого устройства, с образованием на нем обмот- 25 ки с числом витков Ч, и замкнутого на магазин сопротивления, и соответствующих нм значений информационного параметра N выходного сигнала градуируемо- . го устройства рассчитывают, например, gg по методу наименьших квадратов коэффициенты g, и р, характеристики преобразования в. в o+ i N (1)

35 причем значения Y ä, находят по формуле

Y

r -Tm->7r.+ .р (2) где г; сопротивление, равное сумме О действительных значений сопротивлений включенных декад магазина сопротивления;

m — число включенных декад магазина сопротивления; 45 г — начальное сопротивление маМ.Ь газина сопротивления;

r — сопротивление проводника, пр замкнутого на магазин сопротивления. 5О

С помощью градуировочного бака, заполненного морской водой с соленостью

35 1 О, 3, образ цоной термометриче ской установки и солемера определяют коэффициент преобразования Л первичного преобразователя

) Kg+61 (3)

R o где Rо — относительная электрическая проводимость морской воды в градуироночном баке, измеренная с помощью солемера и образцовой термометрической устанонки; ф

N — значение информативного .параметра выходного сигнала устройства, соответствуюmee Rî

Рассчитывают коэффициенты ар и а, градуировочной характеристики устройстваа (4) В=а, +а,11 по формулам

Ко

a = -- Ч о (s) 8< а=--W

1 Л (6) где Л вЂ” коэффициент преобразования первичного преобразователя.

Число витков обмотки W выбирают из соотношения! 1 ))

8.3, нцси в.в. м!!!с< (7) 2 (Ent где Ent()- целая часть числа, заключенного в квадратные скобки;

r — максимальное значение соМ. МОКС противления магазина со.противления; и — число точек градуировочной характеристики, r — минимальное значение соS.В. врн противления витка воды, соответствующее верхнему пределу измерений градуируемого устройства;

r — максимальное значение соB. в. макс противления витка воды, соответствующее нижнему пределу измерений градуируемого устройства, Информативный параметр N выходного сигнала устройства пропорционален магнитному потоку !, создаваемому током I витка воды, протекающим по в-в обмотке трансформаторного компаратора токов с числом витков W„„„,, è опре— деляется выражением (8) в в в.в.к где К вЂ” коэффипиент пропорциональности.

31514

Ток Т определяется выражением

Ц в 1 в. ел. н (о)

s ее где 11 — напряжение питания первично5

П

ro преобразователя; число витков обмотки трансs.å т.н форматора напряжения первич-ного преобразователя, по которой протекает ток Т вв, число витков обмотки питания первичного преобразователя; г — сопротивление витка воды, Из выражений (9) и (8) следует

1-1 п Wtt.s, . tt

N--К ------- 1 п s,в

g,s.к.т

Так как при пропускании проводника через отверстие первичного преобразо- 20 вателя образуются одновременно две обмотки (на трансформаторе напряжения и На трансформаторном компараторе токов) с одинаковым числом витков, т,е, 25

Ws.. s.в. к.-" (11) то выражение (!0) принимает вид п 112

1 п гв.s (12)

Из последнего выражения следует, что для получения на выходе устройства при W l того же значения N, что и при W=1, сопротивление r необхов.s димо увеличить в W раз .

Увеличение числа витков обмотки, замкнутой на магазин сопротивления, обусловливает необходимость использования больших значений сопротивления магазина при градуировке устройства °

При этом влияние нестабильности сопротивлений контактов на погрешность градуировки значительно уменьшается, 35

40 смысла по следующим причинам: уменьшение погрешности от нестабильности сопротивлений контактов имитатора витка воды до значений, которыми можно пренебречь по сравнению с другими погрешностями, например погрешностью от нелинейности характеристики преобразования самого градуируемого устройства, может быть практически достигнуто при нескольких витках обмотки (при 2-5 витках),и дальнейшее увеличение числа витков просто нецелесообразно;

Выполнение обмотки со сколь угод- 45 но болыпим числом витков не имеет при увеличении числа витков растет трупоемкость этой операции, эатрачивае ся больше времени на градуировку, при cJTHpIKt M большом числе витков могут потребоваться также большие значения сопротивления имитатора витка воды, которые не могут быть обеспечены с помощью -уществующих магачинов сопротивления; максимальное число витков обмотки ограничено диаметром отверстия первичного преобразователя градуируемого устройства и диаметром провода, которым эта обмотка выполняется; при использовании конкретного магачина сопротивления, с определенным максимальным значением сопротивления увеличение числа витков приводит к сужению части диапазона измерений градуируемого устройства, в которой может быть проведена градуировка, так как с увеличением числа витков наименьшее воспроизводимое значение проводимости имитатора витка воды, эквивалентное проводимости реального витка воды, увеличивается.

Таким образом, выбор реального числа витков в предложенном способе имеет существенное значение.

При заданном числе точек п, равномерно распределенных по диапазону из" мерений устройства, по которым оно градуируется, максимальное значение сопротивления витка воды г,е„„„ которое необходимо воспроизвести при градуировке, минимальное значение сопротивления витка воды г е „„„, соответствующее верхнему пределу измере" ний градуируемого устройства, и максимальное значение сопротивления витка воды г, соответствующее нижнеs,я макс му пределу измерений градуируемого устройства, связаны соотношением — — () (13) гs.е „цн ге.в,e«

Пренебрегая сопротивлением проводника, замкнутого на магазин сопротивления, полагаем, что

* г ч. м«кс г в-е. м кс где г„„, — максимальное значение сопротивления магазина.

На основании (13) и (14) получаем

W=Ent

5 14 где Fnt t )- целая часть числя, зак.глоченного н квадратные скобки.

Выражение (15 ) позволяет определить .максимальное число витков обмотки, при котором ооеспечивается наи меньшая погрешность от нестабильности контактов при использовании конкретного магазина сопротивления и вы бранном числе точ к градуировочной характеристики. Цель изобретения

,повышение точности градуиронки — дав

) стигается (в меньшей степени) и при числе витков о бмо тки, меньшем мак, симального значения, но большем 1, Установка (фиг. 1) содержит лабо1 раторныи солемер 1, емкость 2 с дис тиллированной водой, ампулы 3 со стандартной морской водой, использу емой для калибровки солемера, стеклянные сосуды 4 для проб рабочего раствора, градуируемое устройство 5 (его ппгружаемая часть ) с трансформаторным первичным преобразователем 6 электрической проводимости, .градуироночный бак со сливным краном 8 и краном 9 для отбора проб, электрической мешалкой 10 и тампоном 11 для снятия пузырьков с первичного преобразователя 6 электрической проводимости, образцовую термометрическую установку, состоящую из образцового платинового термометра 12, потенциометра 13 с катушкой сопротивления и, бортового блока 14 градуируемого уст ройства.

Имитатор витка воды (фиг. 2) сос тоит из изолированного проводника 15, :с известным сопротивлением, пропущенного через калиброванное отверстие кварцевой трубки 16 трансформаторного первичного преобразователя 6 электрической проводимости градуируемого .устройства 5 и замкнутого на магазин

17 сопротивлений.

Способ градуировки осуществляется следующим образом, Определяют число нитков Ъ обмотки для магазина сопротивления, например, типа P 4830/1 при заданном числе точек градуировочной характеристики и, например равном 10, используя выражение (15).

Собирают имитатор витка воды (фиг. 2), для чего проводник 15 с известным сопротивлением пропускают через калиброванное отверстие кварцевой трубки 16 трансформаторного пер395! 4 6 вичнозо преобразователя 6 z рздуируемого устройства 5 так, что проводник

15 образует на трансформаторном первичном преобразователе 6 обмотку с числом витков, например, равным трем, и замыкают проводник 15 намагазин 17 сопротивления, Проводник 15 представ— ляет собой изолированный медный провод любой марки длиной О, 7-1 тивление которого измерено, например, с помощью омметра цифрового типа Щ 34, Магазин 17 сопротивлений должен бьггь аттестован подекадно с указанием действительных значений сопротивления, например, посредством потенциометрической установки У309, Устанавливают поочередно табличные значения электрической проводимости имитатора витка воды (8-10 значений, равномерно распределенных по диапазону измерений г радуируемого устройства) с помощью декадных переключателей магазина сопротивления.

Проводимость имитатора витка воды

У рассчитывают по соотношенио (2).

Для каждого значения проводимости имитатора фиксирую.." знa÷åíèÿ Н выходноrо сигнала градуируемого устройства.

Используя массив полученных данных

Yzz и N например по методу наименьших квадратов, определяют значения коэффициентов g u g характеристики а (1) преобразования электрической проводимости Y 6 в ныходной сигнал N измерительного устройства, Создают в градуировочном баке раствор с соленостью 35» 0,3 путем раст— ворения определенного количества морской соли в дистиллированной воде или разведения профильтрованной морской воды, Так как нелинейность характеристики преобразования солемера определяется неточностью коэффициентов деле= ния старших разрядов трансформаторного делителя напряжения солемера, то их значения при калибровке солемера по стандартной морской воде не должны отличаться от значений при измерении электрической проводимости пробы.

Это требонание для двух старших декад делителя напряжения солемера выполня— ется при собгподении следующих условия: если дпя калибровки солемера используется стандартная вода относительной электрической проводимостью, большей или равной единице, то в градуироночном баке должpzz создаваться раствор с

7 1439 соленостью 35-35,5; при использовании стандартной морской воды с относительной электрической проводимостью, меньшей или равной единице, должен использоваться раствор с солеHocTbY)

5 34,7-35.

Помещают в бак градуируемое устройство 5 (его погружаемую часть с первичным преобразователем 6 электри- -0 ческой проводимости) и платиновый термометр 12 образцовой термометрической установки. Интенсивно пере— мешивают раствор в баке, при этом визуально контролируют отсутствие воздушных пузырьков на внутренней и внешней поверхностях первичного преобразователя 6 и удаляют появившиеся пузырьки.

После установления в баке стабиль- 20 ной температуры регистрируют 8-10 значений выходного сигнала N градуируемого устройства и синхронных с ними значений температуры раствор Т при градуировке, Величина Т опреде- 25 ляется посредством образцовой термо-метрической установки, состоящей из платинового термометра, например при

ПТС-10 первого разряда, потенциометра, например, типа P 348 и катуппси 30 сопротивления, например, типа P 321 класса точности 0,01.

В начале и конце снятия синхронных отсчетов из градуировочного бака отбирают в подготовленные стеклянные сосуды 4 вместимостью 0,5 л с притерными пробками две пробы раствора.

С помошью солемера типа ГМ-65 определяют для каждой пробы значения R т и Т. Осредняют эти значения по двумя пробам и значения синхронных отсчетов

N иТ„

Образцовое значение относительной электрической проводимости К рассчитывают по результатам измерений

R, T, Т, используя соотношения

В --Вг (1+( — 1)(Т-15) ((120-T(1,96-0,019T)-R (50,67-0,215Т-17,47Вг))" тт 1 0 )» (1 6 ) (I .9) » а = -- Ъ т2.

2((8(Ent где Ent - целая часть числа, заключенного в квадратные скобки;

r — максимагьное значение соц.мсткс противления магазина сопротивления;

n — число точек градуировочной характеристики, 45 г — минимальное значение со9.в, мттн противления витка воды, соответствующее верхнему пределу измерений градуи» руемого устройства;

50 г — мак симально е значение соВ.В. Мтт9.С противления витка воды, соответствующее нижнему, пределу измерений градуируемого устройства, 5с а коэффициенты а и h характерйстики преобразования относительно электри. ческой проводимости в выходкой сигнал увеличивают в W раз.

Вт.г В(с тс1 — (В„-1 ) (Тгр-1 5 ) h1 20-Тгр(1 9 96-09019Тгр)-R, (50967-0,215Т, -17,47В, ))т

»

R =В г.гр (6 9 766097 10 [phone] Т, +

+1, 104259 10 -Тгр 69 9698 10 Тгр +

+190031 .10 Т )9 (18) 514 8 где  — сопротивление В при Т

-о р

=15 С;

В, — отношение В> при темпера.туре Тгр °

Используя полученные значения N и В, рассчитывают значение коэффициента преобразования первичного преобразователя градуируемого устройства по соотношению (3). Находят коэффициенты а и а характеристики преобразования R=a,+а,N относительной электрической проводимости R в выходной сигнал градуируемого устройства по формулам (20)

Формула изобретения

Способ градуировки устройства: для измерений электрической проводимости морской воды с трансформаторным первичным преобразователем па авт.es< йт 1383241, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки за счет уменьшения погрешности от нестабильности сопротивлений контактов имитатора витка води, проводник имитатора витка воды пропускают через отверстие трансформаторного первичного преобразователя, образуя на нем обмотку, число витков Ы которой выбирают из соотношения

1439514

Составитель А.Заборня

Редактор В.Данко Техред A.Кравчук Корректор С.Черни

Тираж 772 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6071/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. lip< ктная, 4