Дифференциальный кондуктомер

 

Использование: аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: дифференциальный кондуктометр содержит эталонную и измерительную кондуктометрические ячейки, разделительные конденсаторы, генератор прямоугольных импульсов, токовый сумматор, демодулятор и фильтр низких частот. В устройство введены источник постоянного напряжения, четыре ключа и цифровой инвертор. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения концентрации веществ, растворенных в жидкости.

Известно устройство для дифференциального измерения концентрации веществ, растворенных в жидкости, содержащее эталонную и измерительную кондуктометрические ячейки, включенные в плечи измерительного моста переменного тока [1] . Недостатком этого устройства является низкая чувствительность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранный в качестве прототипа дифференциальный кондуктометр [2] , содержащий генератор прямоугольных импульсов, к выходу которого подключены первые зажимы цепочек разделительный конденсатор - эталонная ячейка и разделительный конденсатор - измерительная ячейка. Второй зажим цепочки разделительный конденсатор - измерительная ячейка подключен к преобразователю тока в напряжение, выход которого через цепочку разделительный конденсатор - резистор объединен с вторым зажимом цепочки разделительный конденсатор - эталонная ячейка и подключен к входу сумматора токов, выход которого подключен через демодулятор, управляемый генератором прямоугольных импульсов, к фильтру низких частот.

Так как в схеме такого дифференциального кондуктометра применяется сумматор токов, а на эталонную и измерительную ячейки подаются прямоугольные импульсы в одинаковой фазе, то для оценки разности проводимости ячеек инвертируется выходной ток измерительной ячейки с помощью преобразователя тока в напряжение. Нестабильность коэффициента преобразования последнего приводит к снижению точности дифференциального кондуктометра.

Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации веществ, растворенных в жидкости.

Указанная цель достигается тем, что дифференциальный кондуктометр, содержащий цепочки разделительный конденсатор - эталонная ячейка и разделительный конденсатор - измерительная ячейка, генератор прямоугольных импульсов, а также последовательно соединенные сумматор токов, демодулятор, управляемый генератором прямоугольных импульсов, и фильтр низких частот, причем к входу сумматора токов подключен один из зажимов цепочки разделительный конденсатор - эталонная ячейка, снабжена источником постоянного напряжения ключами к цифровым инверторам, причем первый зажим цепочки разделительный конденсатор - измерительная ячейка подсоединен ко входу сумматора токов, сигнальные выходы первого и второго ключей объединены и подключены ко второму зажиму цепочки разделительный конденсатор - эталонная ячейка, сигнальные выходы третьего и четвертого ключей объединены и подключены ко второму зажиму цепочки разделительный конденсатор - измерительная ячейка, сигнальные входы первого и третьего ключей подсоединены к источнику постоянного напряжения, сигнальные входы второго и четвертого ключей заземлены, управляющие входы первого и четвертого ключей подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов, а управляющие входы второго и третьего ключей подключены к выходу цифрового инвертора, вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, На фиг. 1 показана блок-схема дифференциального кондуктометра. Дифференциальный кондуктометр содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, источник 2 постоянного напряжения, цифровой инвертор 3, соединенный с выходом генератора прямоугольных импульсов, ключи 4-7, причем управляющие входы ключей 4 и 7 подсоединены к выходу генератора 1, а управляющие входы ключей 5 и 6 - к выходу цифрового инвертора 3. Сигнальные входы ключей 4 и 6 подключены к источнику постоянного напряжения, а сигнальные входы ключей 5 и 7 - к корпусу, цепочку из последовательно соединенных между собой разделительного конденсатора 8 и эталонной ячейки 10, причем второй зажим разделительного конденсатора 8 подключен к объединенным сигнальным выходам ключей 4 и 5, а эталонная ячейка 10 соединена с входом токового сумматора. Вторая цепочка из последовательно соединенных между собой разделительного конденсатора 9 и измерительной ячейки 11 включена между объединенными сигнальными выходами ключей 6 и 7 и входом токового сумматора, причем второй зажим разделительного конденсатора 9 подключен к объединенным сигнальным выходам ключей 6 и 7.

Кроме того, кондуктометр содержит последовательно соединенные сумматор 12 токов, демодулятор 13, управляемый генератором 1, и фильтр 14 низких частот.

После заполнения эталонной 10 и измерительной 11 ячеек соответственно эталонным и исследуемым растворами дифференциальный кондуктометр работает следующим образом.

Ключи 4-7 замыкаются при подаче на их управляющие входы логической единицы и размыкаются при логическом нуле.

Во время первого такта, когда на выходе генератора прямоугольных импульсов логическая единица, а на выходе цифрового инвертора 3 логический нуль, через замкнутую ключи 4 и 7 подключаются соответственно цепочка разделительный конденсатор 8 - эталонная ячейка 10 к источнику 2 постоянного напряжения, а цепочка разделительный конденсатор 9 - измерительная ячейка 11 к корпусу. Направление прохождения тока в цепочке разделительный конденсатор 8 - эталонная ячейка 10 - от ключа 4 к токовому сумматору 12, а в цепочке разделительный конденсатор 9 - измерительная ячейка 11 от токового сумматора 12 к ключу 7. Направление тока в замкнутой на корпус цепочке определяется заряженным от источника постоянного напряжения в предыдущем такте конденсатором 9.

Во втором такте работы генератора прямоугольных импульсов, когда на его выходе логический нуль, а на выходе цифрового инвертора 3 - логическая единица, через замкнутые ключи 5 и 6 подключаются соответственно цепочка разделительный конденсатор 9 - измерительная ячейка 11 к источнику 2 постоянного напряжения, а цепочка разделительный конденсатор 8 - эталонная ячейка 10 - к корпусу. Направления токов поменялись на противоположные. В случае, когда проводимости эталонного и исследуемого растворов одинаковы, токи в цепочках ячеек, сдвинутые друг относительно друга по фазе на 180^о, одинаковы по амплитуде и напряжение на выходе токового сумматора, а, следовательно, и на выходе фильтра равно нулю. При разных проводимостях растворов в ячейках амплитуды токов будут разными. Эта разница усиливается токовым сумматором 12, затем в зависимости от знака разности на выходе демодулятора 13, который управляется генератором 1, а, следовательно, и на выходе фильтра 14 низких частот формируется положительное или отрицательное напряжение, амплитуда которого пропорциональна значению этой разницы. (56) 1. Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств. М. : Машиностроение, 1983, с. 88-92.

2. Conductiviti detektor typ/typ 710.9400000, Bedienungsanleiting. H. Knauer Wissenschaftliche Gerate KG, Bad Hamburg, 1987, c/3-5.

Формула изобретения

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КОНДУКТОМЕР, содержащий включенные в цепь разделительный конденсатор и эталонную ячейку и включенные во вторую цепь второй разделительный конденсатор и измерительную ячейку, генератор прямоугольных импульсов, а также последовательно включенные сумматор токов, демодулятор, управляемый генератором прямоугольных импульсов и фильтр низких частот, причем к входу сумматора токов подключен выход первой цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены источник постоянного напряжения, четыре ключа и цифровой инвертор, выход второй цепи подсоединен к входу сумматора токов, второй вход которого подсоединен к общей шине, сигнальные выходы первого и второго ключей объединены и подключены к входу первой цепи, сигнальные выходы третьего и четвертого ключей объединены и подключены к входу второй цепи, сигнальные входы первого и третьего ключей подсоединены к первой клемме источника постоянного напряжения, вторая клемма которого подсоединена к общей шине, к которой подключены также сигнальные входы второго и четвертого ключей, управляющие входы первого и четвертого ключей подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов, а управляющие входы второго и третьего ключей подключены к выходу цифрового инвертора, вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1