Кондуктометрический преобразователь

 

Использование: широкий класс задач кондуктометрии в океанологии, энергетике, медицине. Сущность изобретения; в кондуктометрическом преобразователе, содержащем многоэлектродную кондуктометрическую ячейку (КЯ) и блок вторичного преобразования сигнала (БВПС), изменена конструкция ячейки. Кроме двух токовых, двух потенциальных и защитного электродов, введены m токовых и п потенциальных электродов , два многоканальных коммутатора, две схемы сравнения и два блока формирователей кодов. Благодаря этому автоматически меняется константа ячейки, что позволяет повысить точность измерений и преобразования измерительной информации в код. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)5 G 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4853476/25 (22) 23.07.90 (46) 30.11.92. Бюл, № 44 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) M.Н. Сурду, А.А. Михаль, Н.Е. Изволенская, Г.В. Чанишвили и Л.И. Узнадзе (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1387980, кл. G 01 N 27/02, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N. 1707517, кл. G 01 N 27/02, 1989. (54) КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬЬ (57) Использование: широкий класс задач кондуктометрии в океанологии, энергетике, Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения электрической проводимости растворов электролитов и может найти применение в океанологии, энергетике, медицине.

Известен ряд преобразователей для определения проводимости растворов электролитов, в которых датчик включен в цепь четырехплечего моста переменного тока..

Такие преобразователи обладают низким быстродействием (из-за ручного процесса уравновешивания) и низкой точностью измерения (из-за плохой помехоустойчивости и большого количества образцовых мер).

Известны также устройства, содержащие кондуктометрическую ячейку, имеющую разнесенные в ячейке два токовых и два потенциальных электрода. Такое разнесение электродов. а также обеспечение большого входного сопротивления со стороны потенциальных электродов позволяет

„„59„„1778660 А1 медицине. СУщность изобретения; в кондуктометрическом и рс;образователе, содержащем многоэлектродную кондуктометрическую ячейку (КЯ) и блок вторичного преобразования сигнала (БВПС), изменена конструкция ячейки. Кроме двух токовых, двух потенциальных и защитного электродов, введены m токовых и п потенциальных электродов, два многоканальных коммутатора, две схемы сравнения и два блока формирователей кодов. Благодаря этому автоматически меняется константа ячейки, что позволяет повысить точность измерений и преобразования измерительной информации в код. 4 ил. исключить влияние электродов. Однако имеют место погрешности, обусловленные двойным электрическим слоем в месте контакта электродов с электролитом, что приведет еще и к значительной погрешности от дискретности на старших разрядах.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее измерительную ячейку, содержащую два токовых, два потенциальных и защитный электроды, подключенные соответственно к преобразователю.

Введение защитного электрода позволяет обеспечить эквипотенциальную защиту измеряемого сигнала в измерительной цепи и по всему объему ячейки.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная погрешностью от дискретности, Погрешность от дискретности, например, для старшей декады пятидекадного прибора определяется как

1778660

15

25

40

50 где N — набор на декаде, Зависимость д от набора на старшей декаде представлена в таблице, График зависимости погрешности от дискретности от величины набора, например, на старшей декаде представлен на фиг. 1 (кривая а), где по горизонтальной оси отложены значения дд а по вертикальной оси — величина набора на старшей декаде.

Как видно, из приведенного графика, погрешность от дискретности увеличивается при снижении набора на декаде..

Целью изобретения является повышение точности измерения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что кондуктометрический преобразователь, содержащий блок вторичного преобразования сигнала и многоэлектродную кондуктометрическую ячейку с двумя токовыми, двумя потенциальными и одним защитным электродом, причем, первый токовый электрод расположен на одной стенке с защитным электродом, а на противоположной стенке кондуктометрической ячейки расположен второй токовый электрод, в пространстве между токовыми электродами размещены два потенциальных электрода, причем, первый и второй выходы блока вторичного преобразования сигнала соединены с соответствующими токовыми электродами, третий выход блока вторичного преобразования сигнала соединен с защитным электродом, а первый вход подключен к одному иэ потенциальных электродов, причем, четвертый выход блока вторичного преобразования сигнала является выходом преобразователя введены m дополнительных токовых электродов, расположенных на той же стенке, что и первый токовый электрод и и потенциальных электродов, расположенных в объеме между первым и вторым потенциальными электродами, первый коммутатор, содержащий m двухпозиционных управляемых ключей, второй коммутатор, содержащий n+1 управляемых ключей, две схемы сравнения и два блока формирования кодов, причем, подвижные контакты двухпозиционных ключей первого коммутатора соединены соответственно, с m введенными токовыми электродами, первые неподви>кные контакты объединены и подсоединены к первому выходу блока вторичного преобразования сигнала, Al выходов первого блока формирования кодов соединены, соответственно, с первыми входами первой схемы сравнения, вторые входы которой обьединены и подключены к четвертому выходу блока вторичного преобразования сигнала, а выходы первой схемы сравнения подсоединены к соответствующим управляющим входам ключей первого коммутатора, подвижные контакты ключей второго коммутатора подключены к первому и и дополнительно введенных потенциальных электродов, неподвижные контакты объеди- нены и подключены ко второму входу блока вторичного преобразования сигнала, выходы второго блока формирования кодов соединены, соответственно, с первыми входами второй схемы сравнения, вторые входы которой объединены и подключены к четвертому выходу блока вторичного преобразования сигнала, а выходы второй схемы сравнения подключены к соответствующим управляющим входам ключей второго коммутатора.

Существенными отличительными признаками предлагаемого технического решения являются введенные п дополнительные потенциальные и m токовые электроды, два коммутатора, два блока схем сравнения, два блока формирователей кода, а также новые связи. Эти элементы используются и в известных устройствах. Однако, в заявляемом устройстве связи этих элементов и выполняемые ими функции отличаются от уже известных. Так, введение дополнительных токовых электродов позволило изменять общую площадь электродов, введение дополнительных потенциальных электродов позволило изменить расстояние между потенциальными электродами, т.е, получить дополнительную возмо>кность изменить константу, Для задания необходимой погрешности служат формирователи кодов.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства. Оно содержит блок вторичного преобразования сигналов (Пр) 1, многоэлектродную кондуктометрическую ячейку (Я) 2, токовый электрод 3 которой подключен к токовому зажиму 4 преобразователя, защитный электрод 5 Я соединен с защитным зажимом 6 Пр. Дополнительные токовые электроды 7.1...7.m через соответствующие переключатели (Пк) коммутатора (К) 8 подключаются либо к защитному 6, либо к токовому зажиму 4, Управляющие входы Пк К 8 соединены с соответствующими выходами схем сравнения (СС) блока 9 схем сравнения (БСС). Первые входы СС блока 9. подключаются к соответствующим выходам формирователей кода (ФК) блока

10 формирователей кодов (БФК). Потенциальный электрод 11 ячейки соединен с потенциальным зажиMîM 12 Пр, а второй 13 и дополнительные потенциальные электроды 13,1...13n через соответствующие Пк

1778660 необходимых кодов N1, Nz,...N . Количество

ФК в блоке определяют исходя из предела допустимой погрешности от дискретности.

Предположим дя не должна превышать

0,002 . Тогда, как следует иэ фиг. 2 (кривая (б), если набор на старшей декаде кондуктометрического преобразователя достигает значение, равное пяти, то происходит увеличение константы датчика. Достигают этого либо увеличением расстояния между потенциальными электродами, либо изменением радиуса, т.е. площади токовых электродов. Коммутация происходит с помощью блоков переключателей 8. В этом случае дополнительные токовые электроды подключаются к первому токовому электроду, таким образом, чтобы изменить площадь электрода, остальные незадействова и н ые электроды подключаются к защитному электроду, образуя эквипотен40

55 коммутатора 14 подключаются к потенциальному зажиму 15 Пр. Управляющие входы;

Пк К14 соединены с выходами СС БСС 16, одни из входов которых соединены с соот-. ветствующими выходами ФК БФК17, а вто- 5 рые входы СС БС БСС 16 объединены и подключены к объединенным вторым входам СС БСС9 и к цифровому выходу lip.

Второй токовый электрод 18 ячейки подключен к токовому зажиму 19 Пр. Причем, в 10 предлагаемом устройстве может использоваться как ячейка, описанная в прототипе и приведенная на фиг. 3, так и ячейка, приведенная на фиг. 4. содержащая плоскопараллельные пластины. На стенку 21 наносится 15 токовый электрод 3, а на стенку 22 токовые электроды и охранный электрод 5, 7.1 ° ..7.m.

Соосно с пластинами 21 и 22 расположены стержни 24 и кольца 25 и 26, на торцах которых нанесены потенциальные электро- 20 ды 11, 13, 13 1...13 .и. У края пластин ячейки расположен корпус 27 с отверстиями 28 и 29 для анализируемой жидкости.

Предлагаемое устройство работает следующим образом 25

Под действием напряжения генератора в цепи между токовыми электродами и образцовой мерой, расположенной в кондуктометрическом преобразователе протекает ток 1О, который создает падение напряже- 30 ния между потенциальными выводами. Эти напряжения поступают на блок вторичного преобразования сигналов, в котором формируется цифровой код, определяемый соотношением: 35

N = 1/ate

Блок формирователей кода 10 состоит из отдельных формирователей, которые в свою очередь задают последовательность циальную защиту внутри ячейки. Управляющий сигнал блоков переключателей 8 формируют при помощи схем сравнения БСС 9.

На один из входов СС поступает текущий код, а на второй — код с формирователей кода 10. Аналогичные операции происходят и при подключении потенциальных электродов.

По сравнению с прототипом, погрешность от дискретности в предлагаемом устройстве при наборах от 1 до 4 снижается в

10 раз. В реальном устройстве, разработанном для эталона УЭП погрешность от дискретности уменьшилась в 5 раз и составляет

0,002 .

Формула изобретения

Кондуктометрический преобразователь, содержащий блок вторичного преобразования сигнала и многоэлектродную кондуктометрическую ячейку с двумя токовыми, двумя потенциальными и одним защитным электродом, причем первый токовый электрод расположен на одной стенке с защитным электродом, а на противоположной стенке кондуктометрической ячейки расположен второй токовый электрод, в пространстве между токовыми электродами размещены два потенциальных электрода, причем первый и второй выходы блока вторичного преобразования сигнала соединены с соответствующими токовыми электродами, третий выход блока вторичного преобразования сигнала соединен с защитным электродом, а первый вход подключен к одному из потенциальных электродов, причем четвертый выход блока вторичного преобразования сигнала является выходом преобразователя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет автоматизированного изменения константы кондуктометрической ячейки, в него введены m дополнительных токовых электродов, расположенных на той же стенке, что и первый токовый электрод, и и потенциальных электродов, расположенных в объеме между первым и вторым потенциальными электродами, первый коммутатор, содержащий m двухпозиционных управляемых ключей, второй коммутатор, содержащий п+1 управляемых ключей, две схемы сравнения и два блока формирования кодов, причем подвижные контакты двухпозиционных ключей первого коммутатора соединены соответственно с m введенными токовыми электродами, первые неподвижные контакты объединены и подсоединены к первому выходу блока вторичного преобразования сигнала, вторые неподвижные контакты также объединены и подключены к третьему выходу блока вто1778660 8 ричного преобразования сигнала, m выходов первого блока формирования кодов соединены соответственно с первыми входами первой схемы сравнения, вторые входы которой объединены и подключены к четвертому выходу блока вторичного преобразования сигнала, а выходы первой схемы сравнения подсоединены к соответствующим управляющим входам ключей первого коммутатора, подвижные контакты ключей второго коммутатора подключены к перво.му и и дополнительно введенных потенциальных электродов. неподвижные контакты объединены и.подключены к второму входу блока вторичного преобразования сигнала, выходы второго блока формирования кодов

5 соединены соответственно с первыми входами второй схемы сравнения, вторые входы которой объединены и подключены к четвертому выходу блока вторичного преобразования сигнала, а выходы второй схемы

10 сравнения подключены к соответствующим управляющим входам ключей второго коммутатора.

5,7.1...7 надаиие

НапраЬение погружения б мектролил

ЭигЮ

1778660

/З.п

Составитель Н. Изволенская

Техред М.Моргентал Корректор

Н. Тупица

Редактор

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

Заказ 4189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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