NL8700688A - Werkwijze en inrichting voor het meten van het geleidingsvermogen van een vloeistof met controle van de overgangsweerstand tussen een elektrode en de vloeistof. - Google Patents

Description

€ dW/nV/13,441 - 1 - jj

Werkwijze en inrichting voor het meten van het geleidings-vermogen van een vloeistof met controle van de overgangs-weerstand tussen een elektrode en de vloeistof.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten van het geleidingsvermogen van een vloeistof, waarbij een stroom via eerste of stroomvoerende elektroden door de vloeistof wordt 5 gevoerd, welke stroom gemeten wordt en de spanning op in het stroomveld van de stroomelektrode gelegen span-ningselektroden stroomloos wordt gemeten en op een inrichting voor het toepassen van de werkwijze.

Deze werkwijze voor het meten van het gelei-10 dingsvermogen van een vloeistof heeft het voordeel, dat de gemeten waarde van dit geleidingsvermogen tot op betrekkelijk grote hoogte onafhankelijk is van de over-gangsweerstand tussen de elektrode en de vloeistof.

Verder wordt een eventuele invloed van polarisatie op 15 de stroomelektroden in hoge mate gecompenseerd, mede omdat geen polarisatie bij de spanningselektroden op zal treden.

Bij vervuiling van de elektroden met een vervuilingslaag die een hogere soortelijke weerstand 20 heeft dan de elektroden en/of de vloeistof, neemt weliswaar de spanning die op de stroomelektroden gezet moet worden om dezelfde stroom te verkrijgen toe, maar het quotiënt van de stroom tussen de stroomelektroden en de spanning tussen de spanningselektroden blijft 25 evenredig met het soortelijke geleidingsvermogen van de vloeistof. Een wijziging van deze evenredigheid kan pas optreden, wanneer de stroomovergang tussen een stroomelektrode en de vloeistof overwegend van plaats verandert, bijvoorbeeld doordat de stroomelektrode 30 voor een belangrijk gedeelte met een praktisch isolerende laag wordt bedekt en de stroomtoevoer van de elektrode naar de vloeistof gemiddeld op een andere plaats komt te liggen dan bij onvervuilde elektroden.

Een ernstig nadeel van een dergelijke in- B 7 0 0 5 é t % - 2 - % * richting is, dat bij vervuiling van de elektrode geruime tijd geen storingen worden geconstateerd tot de elektrode zo vervuild is, dat zij geïsoleerd kan raken, hetgeen de meting buiten werking stelt, hetgeen grote nadelen 5 kan hebben, bijvoorbeeld bij continue besturing van een proces.

Daarbij is het van belang, dat alleen de spanning tussen de stroomelektroden geen maat vormt voor eventuele verhoging van de overgangsweerstand tussen deze 10 elektroden en de vloeistof, omdat een verhoogde totale weerstand zowel toe te schrijven kan zijn aan verhoging van de soortelijke weerstand van de vloeistof als aan ' vervuiling van ten minste één van de elektroden.

De uitvinding beoogt met eenvoudige middelen 15 de mogelijkheid te verschaffen de verhoging van de overgangsweerstand tussen een elektrode en de vloeistof te kunnen constateren.

Dienovereenkomstig wordt er volgens de uitvinding in voorzien dat als verdere spanning die tussen 20 een stroomelektrode en een spanningselektrode of een andere stroomelektrode gemeten wordt en uit de verhouding tussen de gemeten spanningen wordt vastgesteld, of de overgangsweerstand van ten minste één van de stroomelektroden een verhoogde waarde heeft.

25 Aangezien de spanningselektroden door de stroomloze meting geen spanningsval hebben over een eventuele overgangsweerstand tussen vloeistof en de elektrode, is een verhoging van de spanning over een keten die een stroomelektrode bevat ten opzichte van 30 hetgeen bij onvervuilde elektroden op grond van het spanningsverschil tussen de spanningselektroden op moest treden, alleen van verhoging van de weerstand tussen de stroomelektrode en de vloeistof afhankelijk.

Een eenvoudige uitvoeringsvorm van de uit-35 vinding voorziet er in dat de verdere spanning die tussen twee stroomelektroden is. Een dergelijke gang van zaken is in het algemeen bevredigend, maar in geval men wenst te weten, welke van de stroomelektroden in welke mate vervuild is, is het ook mogelijk te 40 spanning te meten tussen een stroomelektrode en één van de B · i: si H K' «· ' V v 1. !-.► v> - 3 - * spanningselektroden. Om het voordeel te handhaven dat de spanningselektroden geen stroom voeren, dient dan ook de spanningsmeting tussen een spanningselektrode en een stroomelektrode een stroomloze meting te zijn.

5 In dit verband wordt er op gewezen, dat een stroomloze spanningsmeting in de techniek bekend is en in de praktijk verkregen kan worden door een spannings-meetketen met een zeer hoge ingangsimpedantie dan wel een spanningsmeetketen, die op compensatie van de optredende 10 spanning berust. In de huidige techniek worden dergelijke ketens veelal tot stand gebracht door middel van operationele versterkers.

De uitvinding omvat verder een inrichting voor het toepassen van de werkwijze welke inrichting voorzien 15 is een stroombron, die met stroomelektrode-aansluitingen verbonden is, waarbij een stroommeter aanwezig is voor het meten van de stroom die tussen de stroomelektrode vloeit, en een spanningsmeetketen, die met spanningselektroden verbindbaar is, en die is opgenomen voor het stroomloos 20 meten van de spanning tussen spanningselektroden en daardoor wordt gekenmerkt, dat ten minste éên verdere spanningsmeetketen aanwezig is, die is opgenomen tussen een stroomelektrode-aansluiting en een aansluiting van een andere stroomelektrode of een aansluiting van een 25 spanningselektrode en dat een vergelijkingsinrichting met de beide spanningsmeetketens verbonden is, die is ingericht de verhouding van de gemeten spanningen te bepalen.

Volgens een nadere uitwerking hiervan kan 30 worden voorzien in meetketens voor het stroomloos meten van de spanningen tussen de aansluiting voor (a) een eerste stroomelektrode en een spanningselektrode; (b) een eerste spanningselektrode en een 35 tweede spanningselektrode; en/of (c) een spanningselektrode en een verdere stroomelektrode; en/of (d) een meetketen om een spanning tussen stroomelektroden te bepalen, 40 waarbij een inrichting aanwezig is om het quotiënt van 8" f' r. O v\ * ;· O h 1· - 4 - ten minste twee van de genoemde spanningen te bepalen en dat een vergelijkingsinrichting aanwezig is om een dergelijk quotiënt te vergelijken met een vaste waarde en een signaal af te geven bij een afwijking van dit 5 quotiënt van de genoemde vaste waarde.

Een uitermate eenvoudige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt verkregen door een een spanningsmeetketen tussen de stroomelek-troden, een spanningsmeetketen voor stroomloze spannings-10 meting tussen de spanningselektroden en een inrichting voor het bepalen van de verhouding tussen deze spanningen, evenals een inrichting voor het vergelijking van deze verhoudingen met een van tevoren vastgestelde waarde.

15 In het algemeen is het bij toepassing van de uitvinding normaal en voldoende, wanneer er twee stroomelektroden en twee spanningselektroden zijn.

In dat geval kan de uitvinding worden toegepast voor gelijkspanning en/of éénfasige wisselspanning. Wil men 20 om welke reden dan ook meten met bijvoorbeeld een driefasige wisselspanning, dan kunnen drie stroomelektroden gebruikt worden. Een verdere mogelijkheid is, dat de vloeistof niet homogeen is en-in het stroomveld van twee of meer stroanelektroden cp meer dan één plaats met 'verschillende scannings-25 elektroden gemeten moet worden, bijv. door een spanningselektroöe te splitsen of meer dan een stel aan te brengen.

Hoewel de uitvinding gericht is op het meten van het geleidingsvermogen, is het niet noodzakelijk dat de stroomdoorvoering door de vloeistof alleen met 30 het oog op deze meting wordt uitgevoerd. Zo is de uitvinding ook toepasbaar in gevallen, waarin de stroom-toevoering een ander doel dient, zoals elektrolyse of dergelijke, waarbij naast het geleidingsvermogen van de vloeistof ook de overgangsweerstand tussen 35 de vloeistof en een stroomtoevoerende elektrode van belang is.

De uitvinding wordt in het volgende nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin fig. 1 een eerste uitvoeringsvorm van de 40 uitvinding toont; en 8/00688 - 5 - # fig. 2 een tweede uitvoeringsvorm.

In de tekening is met 1 een stroombron aangeduid die via een stroommeter 2 verbonden is met een stroomelektrode 3, die in aanraking is met een schematisch 5 aangegeven vloeistof 4, waarbij de stroomketen gesloten wordt via een verdere stroomelektrode 5.

Tussen de stroomelektroden 3 en 5 bevinden zich spanningselektroden 6 en 7 die via differentiaal-versterkers 8 en 9 met een spanningsmeter 10 verbonden 10 zijn.

In de eerste uitvoeringsvorm die in fig. 1 is weergegeven wordt de met de spanningsmeter 10 gemeten spanning aan een berekeningsinrichting 11 toegevoerd, die tevens vanuit een spanningsmeter 12 de spanning 15 ontvangt, die over de elektroden 3 en 5 staat. De inrichting 11 bepaalt het quotiënt van deze spanningen en voert dat toe aan een vergelijkingsinrichting 13, die een schematische ingang 14 heeft om daarmede een ver-gelijkingswaarde in te stellen. De uitgang van de 20 vergelijkingsinrichting 13 is verbonden met een alarm-inrichting 15.

In fig. 1 zijn verder schematisch equi-potentiaalvlakken 16 en 17 aangegeven, die de spanning van de elektroden 6 resp. 7 hebben. Wanneer bij de 25 elektroden 3 en 5 een laag met een grote weerstand optreedt, die schematisch met een stippellijn is aangeduid, en die in het algemeen zeer dun is, zal de veldverdeling tussen de elektroden 3 en 5 nauwelijks veranderen.

Dit betekent, dat de overgangsweerstanden van de 30 elektroden 3 en 5, zolang deze weerstanden regelmatig over deze elektroden zijn aangebracht, geen invloed hebben op het meetresultaat, uiteraard totdat de meet-inrichting buiten werking treedt omdat één van de elektroden geïsoleerd raakt.

35 In geval de elektroden 3 en 5, bijvoorbeeld door stroming van de vloeistof 4, eenzijdig worden bedekt en bijvoorbeeld alleen de rechterranden vrij van een isolerende bekleding zouden blijven, verandert de vorm van het stroomveld in de vloeistof 4 en ook 40 bijgevolg de plaats die de elektroden 6 en 7 in dit

8 7 0 0 6 f; B

- 6 - stroomveld innemen.

Dit geeft een fout in de herleiding van het quotiënt tussen stroom en spanning tussen elektroden 3 en 5 resp. 6 en 7 tot het geleidingsvermogen van de vloei-5 stof 4.

Wanneer evenwel vervuiling van de elektroden 3 en 5 optreedt in die mate dat een met de weerstand van de vloeistofmassa tussen deze elektroden vergelijkbare weerstand optreedt, dan zal de door de spanningsmeter 10 12 aangegeven spanning toenemen zonder dat de door de spanningsmeter 10 gemeten spanning toeneemt. Dit vormt een aanwijzing, dat op één van de stroomelektroden of op hen beide een weerstand is gevormd. In de vergelijkings-inrichting 13 wordt het gemeten quotiënt van de spanningen 15 tussen de elektroden 6 en 7 en de elektroden 3 en 5 vergeleken met een vaste spanning, die hetzij experimenteel kan zijn bepaald bij schone elektroden 3 en 5, hetzij een kenmerkende grootheid voor een gebruikte installatie is. Een te grote afwijking wordt gesignaleerd, hetgeen 20 een aanwijzing kan vormen de elektroden 3 en 5 te reinigen of te vervangen.

In fig. 2 is een schema weergegeven van toepassing van de uitvinding, waarbij het mogelijk is van elk van de elektroden 3 en 5 na te gaan of zij een 25 verhoogde overgangsweerstand ten opzichte van de vloeistof 4 hebben. Dit wordt bereikt, door de spanning tussen elk van hen en één van de spanningselektroden 6 en 7 te meten. Deze meting gebeurt weer bij voorkeur stroomloos, bijvoorbeeld door middel van differentiaalversterkers 18 30 en 19 en spanningsmeters 20 en 21 die hun uitgangs- spanning toevoeren aan een processor 22. De spanning over de elektroden 6 en 7 wordt via de spanningsmeter 10 eveneens aan de processor 20 toegevoerd. Deze processor heeft een geheugen 23, waarin de quotiënten van deze 35 spanningen bij onvervuilde elektroden zijn vastgelegd en de alarminrichting 15 wordt weer in werking gesteld, wanneer een afwijking tussen de gemeten en de van tevoren vastgelegde waarden van deze quotiënten wordt geconstateerd.

40 De processor 20 ontvangt tevens de spanning 12, 6 / ύ 0 (i S 6 - 7 - * om op die wijze eenvoudig te controleren of de som van de spanningen van de spanningsmeters 20, 10 en 21 al dan niet gelijk is aan die van de spanningsmeter 12. Indien dit niet het geval is dient dit eveneens gesignaleerd 5 te worden.

Uiteraard is fig. 2 slechts een schema en is het bijvoorbeeld mogelijk de spanningsmeters 20, 10 en 21 uit een enkele te laten bestaan die afwisselend op de uitgangen van de differentiaalversterkers 18, 8; 10 8, 9; en 9, 17 wordt geschakeld. De processor 22 kan weer instel- grootheden 14' en 14" ontvangen, die de verhoudingen aangeven tussen de door de spanningsmeters 20, 21 en 10 afgegeven spanningen bij Onvervuilde elektroden.

Uiteraard kan de processor 22 met aanwijsmidde-15 len samenwerken om uit de met meter 2 gemeten stroom en de over de spanningselektroden 6 en 7 optredende spanning het soortelijk geleidingsvermogen of de soortelijke weerstand van de vloeistof 4 te bepalen en weer te geven. Ook kunnen de weerstanden, die aan vervuiling 20 van elk van de elektroden 3 en 5 zijn toe te schrijven, worden aangegeven.

Wanneer geen overgangsweerstand tussen de elektroden 3 of 5 en de vloeistof 4 optreedt is de spanning tussen elektroden 3 en 6 evenredig met de weerstand 25 van het vloeistoflichaam tussen elektrode 3 en equi- potentiaalvlak 16, die tussen elektroden 6 en 7 met de weerstand van het vloeistoflichaam tussen de equipoten-tiaalvlakken 16 en 17 en die tussen 7 en 5 met de weerstand van het vloeistoflichaam tussen equipotentiaalvlak 30 17 en elektrode 5.

Deze vloeistoflichamen behouden hun vorm en afmetingen, zodat afwijkingen in de verhouding tussen de gemeten spanningen toe te schrijven zijn aan het optreden van aanvullende weerstanden. Gewoonlijk zijn die toe 35 te schrijven aan vervuiling, maar een eventuele verandering van door polarisatie veroorzaakte impedanties wordt eveneens gedetecteerd.

In het getekende uitvoeringsvoorbeeld is aangenomen dat de bron 1 een spanningsbron is, zodat de meter 40 2 dient voor de stroommeting. Ingeval echter 1 een 67f; 0=-0:: e - 8 - % stroombron is, die een van tevoren bepaalde stroom tussen de elektroden 3 en 5 laat vloeien, is die van tevoren bepaalde stroom de "gemeten" stroomwaarde en de stroommeter 2 overbodig.

- conclusies - 8 7 ü 0 ’ y. ’>

Claims (5)

1. Werkwijze voor het meten van het geleidings-vermogen van een vloeistof, waarbij een stroom via eerste of stroomvoerende elektroden door de vloeistof wordt gevoerd, welke stroom gemeten wordt en de spanning op in 5 het stroomveld van de stroomelektrode gelegen spannings-elektrodeh stroomloos wordt gemeten, met het kenmerk, dat als verdere spanning die tussen een stroomelektrode en een spanningselektrode of een andere stroomelektrode gemeten wordt en uit de verhouding tussen 10 de gemeten spanningen wordt vastgesteld, of de overgangs-weerstand van ten minste ëén van de stroomelektroden een verhoogde waarde heeft.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het k e n m e r k, dat de verdere spanning die tussen twee 15 stroomelektroden is.

3. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens conclusie 1 of 2, voorzien van een stroombron, die met stroomelektrode-aansluitingen verbonden is, waarbij een stroommeter aanwezig is voor het meten van de 20 stroom die tussen de stroomelektroden vloeit, en een spanningsmeetketen, die met spanningselektroden verbindbaar is, is opgenomen voor het stroomloos meten van de spanning tussen spanningselektroden, m e t h e t kenmerk, dat ten minste êén verdere spanningsmeet-25 keten aanwezig is, die is opgenomen tussen een stroom-elektrode-aansluiting en een aansluiting van een andere stroomelektrode of een aansluiting van een spanningselektrode en dat een vergelijkingsinrichting met de beide spanningsmeetketens verbonden is, die is ingericht 30 de verhouding van de gemeten spanningen te bepalen.

4. Inrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt door meetketens voor het stroomloos meten van de spanning tussen de aansluiting voor (a) een eerste stroomelektrode en een span- 8/0ö-;ftp. t - ΙΌ - ningselektrode; (b) een eerste spanningselektrode en een tweede spanningselektrode; en/of (c) een spanningselektrode en een verdere 5 stroomelektrode; en/of (d) een meetketen om een spanning tussen stroomelektroden te bepalen, waarbij een inrichting aanwezig is om het quotiënt van ten minste twee van de genoemde spanningen te bepalen 10 en dat een vergelijkingsinrichting aanwezig is om een dergelijk quotiënt te vergelijken met een vaste waarde en een signaal af te geven bij een afwijking van dit quotiënt van de genoemde vaste waarde.

5. Inrichting volgens conclusie 3, g e k e n- 15 merkt door een spanningsmeetketen tussen de stroomelektroden, een spanningsmeetketen voor stroomloze spanningsmeting tussen de spanningselektroden en een inrichting voor het bepalen van de verhouding tussen deze spanningen, evenals een inrichting voor het 20 vergelijken van deze verhouding met een van tevoren vastgestelde waarde. ft 1 ft Ci fï & ft v; : v v· W ï„i' ö