Устройство для измерения активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки

 

Изобретение относится к электрплими ческому анализу и может быть применено для контроля технологических растворов, применяемых в химической промышленности . Цель изобретения - повышение точности измерения активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки Повышение точности достигается за счет охвата отрицательной обратной связью интеграторов и обработкой в два этапа результата измерения. УстИзобретение относится к электрохимическому анализу и может быть применено для автоматического контроля технологических растворов в химической промышленности . Цель изобретения - повышение точности измерения. На чертеже показана функциональная схема устройства. Устройство содержит триггер 1, инвертор 2, две двухвходных логических схемы И 3 и 4, формирователь импульсов 5, генераройство содержит триггер 1, инвертор 2. две двухвходовые логические схемы И 3, 4. формирователь 5 импульсов прямоугольной формы, генератор 6 переменного напряжения , контактную кондуктометрическую ячейку 7. переменное активное сопротивле ние 8. постоянное активное сопротивление 9, ключи 10 и 11, два интегратора 12 и 19 формирователь импульсов заданной длительности 17, запоминающий блок 18 Об активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки судят по величине последовательно включенного с ней сопротивления переменного резистора, величину которого устанавлива ют из условия равенства интегральных значений падении напряжений на .этом сопротивлении и ячейке, сформированных, последовательно за первый и второй полупериоды падения напряжения на постоянном активном сопротивлении, которое последовательно включено с кондуктометрической ячейкой, переменным активным сопротивлением и генератором переменного напряжения 1 ил тор переменного напряжения 6. контактную кондуктометрическую ячейку 7, переменное активное сопротивление 8, постоянное активное сопротивление 9, ключи 10 и 11, первый интегратор 12, содержащий масштабирующие резисторы 13, 14, 15 (Rn, Ri4. Ris) и интегрирующий конденсатор 16 (Cie) формирователь импульсов 17, запоминающий блок 18, второй интегратор 19 с масштабирующим резистором 20 (R2o) и интегрирующей емкостью 21 (C2i). а также измерительный блок 22. О сл iЈ и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ю и ЮМ МЮВЮЮЮ «:,Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4628924/21 (22) 30.12.88 (46) 15.06.91. Бюл. № 22 (71) Новомосковский филиал Московского химико-технологического института им. Д. И. Менделеева (72) В.С. Прохоров (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1221569, кл. G 01 N 27/02, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮШЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ (57) Изобретение относится к электрохимическому анализу и может быть применено для контроля технологических растворов. применяемых в химической промышленности. Цель изобретения — повышение точности измерения активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки, Повышение точности достигается за счет охвата отрицательной обратной связью интеграторов и обработкой в два этапа результата измерения. УстИзобретение относится к электрохимическому анализу и может быть применено для автоматического контроля технологических растворов в химической промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже показана функциональная схема устройства, Устройство содержит триггер 1, инвертор 2, две двухвходных логических схемы И

3 и 4, формирователь импульсов 5, генера. Ы,, 1656437 А1 ройство содержит триггер 1, инвертор 2, две двухвходовые логические схемы И 3, 4, формирователь 5 импульсов прямоугольной формы, генератор 6 переменного напряжения, контактную кондуктометрическую ячейку 7, переменное активное сопротивление 8, постоянное активное сопротивление

9, ключи 10 и 11, два интегратора 12 и 19, формирователь импульсов заданной длительности 17, запоминающий блок 18. Об активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки судят по величине последовательно включенного с ней сопротивления переменного резистора, величину которого устанавливают иэ условия равенства интегральных значений падений напряжений на этом сопротивлении и ячейке, сформированных последовательно эа первый и второй полупериоды падения напряжения на постоянном активном сопротивлении, которое последовательно включено с кондуктометрической ячейкой, переменным активным сопротивлением и генератором переменного напряжения. 1 ил. тор переменного напряжения 6, контактную кондуктометрическую ячейку 7, переменное активное сопротивление 8, постоянное активное сопротивление 9, ключи 10 и 11, первый интегратор 12, содержащий масштабирующие резисторы 13. 14, 15 (Я з, R>4, R

1653437

Устройство работает следующим образом.

С генератора 6 гармонических колебаний получают синусоидальное переменное напряжение Ог средних звуковых частот

О, = U slncdr, где Um — амплитуда напряжения;

2л

cd= 2x f = — — угловая частота напряТ жения;

f — частота напряжения, Т вЂ” период колебаний; т- время, Через цепь, состоящую из последовательно соединенных генератора переменного напряжения 6, постоянного активного сопротивления 9, переменного активного сопротивления 8 и контактной кондуктометрической ячейки 7 с исследуемым раствором электролита, протекает ток, величина которого равна

I R1+ Rz+ Z I где R1 — сопротивление постоянного активного резистора 9;

Rz — сопротивление переменного активного резистора 8;

Zs — импеданс ячейки с исследуемым раствором электролита; ф — угол сдвига фаз между напряжением и током этой цепи.

Падение напряжения на постоянном активном сопротивлении.9 равно

UR1 =1R1 sin (вт+ф).

Um R1

Падение напряжения на переменном активном сопротивлении 8 равно

URz =!Р2

Um Р2

I Р1+ R2 + Zs — sin (cdt+g).

Падение напряжения на контактной кондуктометрической ячейке T с исследуемым раствором электролита равно

u z. ! R1+ Р2+Zÿ I

X sin (вт+ф — rp), где ф — угол сдвига фаз между током через ячейку и падение напряжения на ней, На выходе формирователя импульсов 5 формируется периодическое прямоугольное напряжение, фаза которого совпадает с фазой падения напряжения на постоянном активном сопротивлении 9; при этом в один полупериод падения напряжения на этом сопротивлении на выходе формирователя импульсов S формируется сигнал, равный логической 1, а в другой полупериод этого падения напряжения — сигнал логического

О, Это периодическ е напряжение поступает на счетный вход триггера 1, который делит частоту поступившего на его счетный вход напряжения на 2. При этом на прямом

5 выходе триггера 1 присутствует периодическое прямоугольное напряжение, длительность полупериода которого равна периоду поступившего на его вход напряжения.

Когда на прямом выходе триггера 1 по10 является напряжение, равное логической 1 и на выходе формирователя импульсов 5 также присутствует сигнал логической 1, на выходе логической схемы И 4 появляется сигнал логической 1, который открывает

15 ключ 11. При этом на первый инвертирующий вход первого интегратора поступает падение напряжения с переменного активного резистора 8. Пределы интегрирования определяются длительностью одного пол20 упериода падения напряжения на постоянном активном сопротивлении 9, когда открыт ключ 11, Выходное напряжение первого интегратора к моменту закрытия ключа

11 равно

25 U(n 1)инт.1=

1 f v UmR2

Р1з С1е g I R1 -!- Р2 - у, х sin (в г + ф) d cd r =

30 = — 2

Urn Р2

R13 C16 R1+ R2 +Zs l

В конце каждого полупериода падения напряжения на постоянном активном сопротивлении 9 формирователь импульса 17 обеспечивает получение выходного кратковременного импульса заданной длительности, который поступает на управля;ощий вход запоминающей ячейки 18. и содержимое первого интегратора 12 в конце первого полупериода падения напряжения на постоянном активном сопротивлении 9 записывается в блок 18, В другой полупериод.падения напряжения на активном постоянном сопротивле45 нии 9 на прямом выхо,»„-.: триггера 1 присутствует еще сигнал логической 1, а на выходе формирователя импульсов 5 появляется сигнал логического О. Так как выход формирователя импульсов 5 соединен с первым входом логической схемы И 3 через инвертор 2, а на другой ее вход поступает сигнал с прямого выхода триггера 1, на выходе логической схемы И 3 во второй полупериод падения напряжения на активном сопротивлении 9 появляется сигнал логической 1, который открывает ключ 10. При этом первый инвертирующий вход первого интегратора 12 оказывается подключен= ным к.кондуктометрической ячейке 7, поэтому в течение другого полупериода

1656437 падения напряжения нэ активном сопротивлении 9, пока открыт ключ 10, происходит интегрирование падения напряжения на кондуктометрической ячейке. При этом одновременно на второй инвертирующий 5 вход первого интегратора 12 поступает сигнал с выхода запоминающего блока 18, э на третий его инвертирующий вход поступает напряжение с выхода второго интегратора

19, В результате интегрирования этих трех 10 напряжений первым интегратором 12 к концу второго полупериода напряжения на его выходе появляется напряжение (-!(п}инт. f= U(n-1)инт,1

2 л — ф U — Х

Я13С;6 л @ К1+Вг+Ля!

Х sin (гот+ф — тр) d го г—

2Л вЂ” "ф — К С У 0("- ) "" "

К14 С16 л — ) 25

Й С

1 15 С16

2Л вЂ” ф х }" ( л — ф

1 у, R2o сг1

30 гл — ф

Х f U(n-1)инт 1О (ОT) d СО Г. л — ф

При выполнении условия

1 1

R14 С16

1 1

R15 С16 (20 С21

40 получают

0(о)инт.1= U(n-1)инт.1+

13 16

Um Z 1 45! Й1+Яг+Zÿ R13С16

+ (R2 Zqсозф)

2 Um

В конце второго такта формирователь импульсов 17 заданной длительности вырабатывает вновь сигнал на управляюший вход запоминающего блока 18 и содержимое первого интегратора запоминается 55 этим блоком. При этом выходное напряжение блока 18 контролируется по измерительному блоку 22. Изменяя величину переменного сопротивления 8, добиваются равенства амплитуды этого напряжения нулю, Это происходит в том случае, если выполняется соотношение

1 х

R13 С16

X - (йг — Z,cosy) =0

2 Um или R2 - Z>cosp = О.

Так как Еясов р = йя, то равенство нулю напряжения с блока 18 будет в том случае, если будет выполнено соотношение

R2= Rg

Из этого уравнения видно, что если произвести отсчет сопротивления ячейки по величине сопротивления переменного резистора 8, то результат измерения при выполнении рассмотренных выше условий будет свободен от влияния реактивной составляющей.

Формула изобретения

Устройство для измерения активной составляющей сопротивления контактной кондуктометрической ячейки, содержащее измерительный блок, генератор переменного напряжения, первый выход которого соединен с первой клеммой для подключения кондуктометрической ячейки и информационным входом первого ключа, второй выход генератора переменного напряжения через последовательно соединенные постоянное и переменное активное сопротивление соединен с второй клеммой для подключения кондуктометрической ячейки и общей шиной, вторые выводы постоянного и переменного активных сопротивлений соединены с информационным входом второго клю а и первым входом первого формирователя импульсов, выходы первого и второго ключей соединены с первым входом первого интегратора, управляющие входы первого и второго ключей соединены с выходами, соответственно, первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И через элемент НЕ соединен с первым входом второго элемента И, выходом первого формирователя импульсов и входом триггера, прямой выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, при этом второй вход первого формирователя импульсов соединен с вторым выходом генератора переменного напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены запоминающий блок. второй интегратор и второй формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход — с управляющим входом запоминающего блока, 1656437 информационный вход которого соединен с вторым входом nepeoro интегратора, при выходом первого интегратора, выход запо- этом измерительный блок включен между минающего блока соединен с входом второ- выходом запоминающего блока и третьим

ro интегратора, выход которого соединен с входом первого интегратора.

Состав ител ь А. Ш и херун

Редактор Г.Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор M,Maêcèìèøèíeö

Заказ 2308 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101