SU1413508A1 - Устройство дл измерени электрической проводимости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средст- ,вам кондуктометрических измерений и может быть использовано дл  решени  широкого класса задач измерени  растворов и твердых веществ в самых различных област х народного хоз йства. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и автоматизаци  измерений . Дл  этого в кондуктометре компенсационного типа установлен многоканальный коммутирующий преобразователь с цифровым управлением от выходного регистратора - счетчика импульсов . Число каналов N преобразовател  соотнесено с. системой счислени , реализуемой устройством: N 8; N 10; N 16. Балансировка устройства производитс  по амплитудно-фазовым соотношени м напр жений: измеренного с объекта и компенсирующего. 2 ил. i (Л

Description

О9

сл

Изобретение относитс  к средствам измерений кондуктометрического типа и может быть использовано дл  решени  широкого класса задач: измерени  электрической проводимости растворов и образцов твердых пористых сред, на- сьш1;енных растворами, например, водо- насьпденных образцов горных пород.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и автоматизации . измерений.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг,2 - блок-схема многоканального коммутирующего преобразовател .

Устройство дл  измерени  электрической проводимости (фйг.1) содержит генератор 1, N-1 образцовых резисторов 2, токовые 3 и потенциальные 4 электроды, усилитель 5, дифференциальный усилитель (ДУ) 6, фазочувстви- тельный формирователь импульсов (ФФИ) 7, счетчик импульсов (СИ) 8, многоканальный коммутирующий преобразователь (МКП) 9 и устройство 10 сброса.

N-1 образцовых резисторов 2 включены последовательно с токовыми электродами 3 и подсоединены к генератору 1« Потенциальные электроды 4 подключены к входу усилител  5, выход которого соединен с первым входом ФФИ 7 и через дифференциальный усилитель 5 подключен к второму входу ФФИ 7. Второй вход дифференциального усилител  5 подключен к выходу МКП 9, Вы- хбд ФФИ 7 соединен с СИ 8, к которому подключено также устройство 10 сбр.о- са. Входы МКП 9 подсоединены к соответствующим образцовым резисторам 2, а управл ющий вход подключен к СИ 8.

МКП 9 включает не -менее двух N- канальных коммутаторов, например, блоки 11-13, нормирующие усилители 14-16 по числу коммутаторов и сумматор 17. Одноименные входы коммутаторов 11-13 соединены между собой и  вл ютс  входами МКП 9. Выходы коммутаторов через соответствующие нормирующие усилители 14-16 подключены к сумматору 17, выход которого  вл етс  выходом МКП 9. Управл ющий вход МКП 9 образован из управл ющих входов коммутаторов 11-13.

Объект измерени , например водонасыщенный образец горной породы, помещают между токовыми электродами 3. Синусоидальное напр жение, вырабатываемое генератором 1, вызывает проте

5

0

5

кание тока через объект измерени  и . образцовые резисторы 2 и ргаспредел -| етс  между ними в соответствии с величинами их активных сопротивлений и с учетом вли ни  следующих факторов: наличи  переходного сопротивлени  на контактах токовых электродов 3 с объектом измерений (на переходах проводимости от электронной в металлах к ионной в жидкости), обусловленного пол ризацией поверхности электродов шунтирующего вли ни  паразитной емкостной проводимости, обусловленной наличием распределенной монтажной емкости в системе электродов 3 и 4.

Потенциальные электроды 4 подключены к объекту измерени  таким образом , что они не охватывают приконтак- тные зоны токовых электродов 3, где электрическое поле в объекте измерени  искажено под вли нием пол ризации .

Поскольку объект измерени  имеет паразитную емкостную проводимость, общий ток I через него представл ет сумму двух составл ющих

0

5

0

5

0

5

где I

1с,

г

L. .

составл ющие тока I, протекающие соответственно через активное сопротивление объекта измерени  и через паразитную емкость.

Составл ющие 1 и 1 имеют фазовый сдвиг (Г/2.

Ток i, протека  через образцовые резисторы 2, создает на каждом из них падение напр жени 

UR5 i-Rs

где сопротивление одного образцового резистора 2. Падение напр жени  «а объекте измерени  на участке между потенциальными электродами 4

йоб ir oS

где R (jg - активное сопротивление участка объекта измерени  между потенциальными электродами 4.

На первый вход дифференциального . усилител  6 подаетс  напр жение K U(j5 где К - коэффициент усилени  усилител  5, (в частном случае удобно реализовать К 1). На второй (вычитающий ) вход дифференциального усилител  6 подаетс  компенсирующее напр жение UK с выхода МКП 9. К входам МКП 9 подведены напр жени  О, URg,

2UJJ5, ..., (N-l)U(s и на выходе формируетс  напр жение

UV pURs plRs - pic

где коэффициент р устанавливаетс  ав- томатически и представл ет функцию от результата измерени , зарегистрированного счетчиком.

Исход  из особенностей применени  устройства можно использовать различные системы счислени , что определ ет варианты конструкции, а именно число образцовых резисторов N-1. Так, если результаты измерений должны подвергатьс  математической обработке, например, с помощью микропроцессора, удобно использовать шестнадцатиричную (N 16) или восьмеричную (N 8) систему счислени . В противном случае

его), формирование импульсов прекращаетс  и зaфикc фoвaвшeec  состо ние СИ 8 характеризует значение R yДл  многократного проведени  измерений устройство 10 сброса периодически устанавливает СИ 8 в начальное (нулевое) состо ние, после чего процесс уравновешивани  повтор етс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  электрической проводимости, содержащее генератор с подключенными к его выходу последовательно соединенными токовыми электродами и N-1 образцовыми резисторами , потенциальные электроды, усилитель , дифференциальный усилитель.

   удобна традиционна  дес тична  систе-20 фазочувствительньпЧ формирователь имма счислени  (N 10). Использование в устройстве N-1 одинаковых образцовых резисторов 2 позвол ет просто, путем коммутации входных напр жений и преобразовани  их по амплитуде фор-25 мировать компенсирующее напр жение, пропорциональное состо нию СИ 8, работающего в соответствующей системе счислени .

   Устройство работает следующим об- 30 разом.

   В начальный момент СИ 8 устанавли- ваетс  в нулевое состо ние. При этом и О, а выходное напр жение ДУ 6

   равно и tijS входам кото-35 рого приложены напр жени  Ujg и. и, вьфабатывает импульсы, поскольку разность фаз напр жений U и U меньИмпульсы с выхода ФФИ 7 пос- 40

   ше I пульсов и счетчик импульсов с устройством сброса, причем потенциальные электроды подсоединены к входу усилител , выход которого соединен с первым входом и через дифференциальный усилитель - с вторым входом фазочув- ствительного форм145овател  импульсов, к выходу которого подключен счетчик импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  быстродействи  и автоматизации измерений, оно снабжено многоканальным коммутирующим преобразователем, входы которого подсоединены к соответствующим образцовым резисторам, управл ющий вход которого соединен со счетчиком импульсов и выход подключен к второму входу дифференциального усилител , причем преобразователь содержит не менее двух N-канальных коммутаторов, одноименные входы которых объединены и  вл ютс  входами преобразовател , а выходы через соответствующие норми- рук цие усилители подключены к сумматупают на вход СИ 8 и последовательно измен ют состо ние последнего. Вместе с состо нием СИ 8 измен ютс  напр жени  UK и и. Как только разность ., тору, выход которого  вл етс  выходом

   фаз напр жений ц и U достигнет

   и  - (или несколько превысит

   значени 

   преобразовател , а управл ющим входом - управл ющие входы каждого из коммутаторов.

   пульсов и счетчик импульсов с устройством сброса, причем потенциальные электроды подсоединены к входу усилител , выход которого соединен с первым входом и через дифференциальный усилитель - с вторым входом фазочув- ствительного форм145овател  импульсов, к выходу которого подключен счетчик импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  быстродействи  и автоматизации измерений, оно снабжено многоканальным коммутирующим преобразователем, входы которого подсоединены к соответствующим образцовым резисторам, управл ющий вход которого соединен со счетчиком импульсов и выход подключен к второму входу дифференциального усилител , причем преобразователь содержит не менее двух N-канальных коммутаторов, одноименные входы которых объединены и  вл ютс  входами преобразовател , а выходы через соответствующие норми- рук цие усилители подключены к суммапреобразовател , а управл ющим входом - управл ющие входы каждого из коммутаторов.

   J ,

   5

   ФиеЛ

   9

   Ю