RU2247365C1

RU2247365C1 - Device for measuring liquid media conductivity

Info

Publication number: RU2247365C1
Application number: RU2003134227/28A
Authority: RU
Inventors: В.И. Веревкин (RU); В.И. Веревкин; М.Н. Горлов (RU); М.Н. Горлов; М.В. Оборин (RU); М.В. Оборин
Original assignee: Кузбасская государственная педагогическая академия (КузГПА)
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: measurement technology.

SUBSTANCE: device has four current disk electrodes, insulating plate, electrode switch, two variable resistors, voltage registrar, current registrar, two switches, current source. All the electrodes are connected to each other pairwise in turn by means of switch through current registrar, variable resistor and switch. Electrodes are also connected to each other by means of switch through current registrar, current source and switch. Electrode polarization is taken into account to increase the precision of measurements.

EFFECT: improved precision of measurement.

3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения удельной электропроводности жидких растворов и расплавов в условиях действия внешних (сторонних) источников тока.The invention relates to measuring technique, in particular to devices for measuring the electrical conductivity of liquid solutions and melts under the action of external (external) current sources.

Известно устройство для измерения электропроводности жидких сред (авт. св. №1732248, G 01 N 27/42, 1992), включающее трубку, кольцеобразные электроды, магазин активных электрических сопротивлений, переключатель, регистраторы. Недостатком этого устройства является погрешность в измерении за счет неучтенного влияния поляризационных процессов.A device for measuring the electrical conductivity of liquid media (ed. St. No. 1732248, G 01 N 27/42, 1992), including a tube, ring-shaped electrodes, a shop of active electrical resistances, a switch, recorders. The disadvantage of this device is the error in the measurement due to the unaccounted for the influence of polarization processes.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения удельной электропроводности и плотности тока (пат. РФ 2007707, G 01 N 27/07, 1992), включающее изоляционный экран, токовые полудисковые электроды, разделенные изоляционной прокладкой, и измерительные электроды. Токовые электроды соединены между собой через последовательно соединенные амперметр и переменный резистор. Параллельно этой электрической цепи включен регистратор напряжения. Другой регистратор напряжения включен между измерительными электродами.The closest in technical essence to the proposed device is a device for measuring electrical conductivity and current density (US Pat. RF 2007707, G 01 N 27/07, 1992), including an insulating screen, current half-disk electrodes separated by an insulating gasket, and measuring electrodes. Current electrodes are interconnected through a series-connected ammeter and a variable resistor. A voltage recorder is connected in parallel with this circuit. Another voltage recorder is connected between the measuring electrodes.

Недостатком этого устройства является погрешность в измерении за счет неучтенного влияния поляризационных процессов.The disadvantage of this device is the error in the measurement due to the unaccounted for the influence of polarization processes.

Задачей изобретения является повышение точности измерения удельной электропроводности жидких сред.The objective of the invention is to improve the accuracy of measuring the electrical conductivity of liquid media.

Это достигается тем, что в устройство для измерения удельной электропроводности жидких сред, содержащее пластину из диэлектрического материала, токовые электроды, соединенные между собой через последовательно включенные регистратор силы тока, переменный резистор, с параллельно подключенным регистратором напряжения, дополнительно вводят два электрода, переключатель электродов, соединяющий попарно электроды, включенный последовательно с ним выключатель электрической цепи, а также вторую цепь, соединяющую электроды через последовательно включенные регистратор силы тока, источник тока, переменный резистор и выключатель. Это позволяет учесть влияние поляризационных процессов на измеряемое напряжение путем экстраполяции результатов шестиитерационного измерения, обусловленного введением двух дополнительных электродов.This is achieved by the fact that in the device for measuring the electrical conductivity of liquid media containing a plate of dielectric material, current electrodes connected to each other through series-connected current recorder, a variable resistor, with a parallel connected voltage recorder, two electrodes are additionally introduced, an electrode switch, connecting the electrodes in pairs, an electric circuit breaker connected in series with it, as well as a second circuit connecting the electrodes through the series Fully connected current logger, current source, variable resistor and switch. This allows you to take into account the effect of polarization processes on the measured voltage by extrapolating the results of a six-iteration measurement, due to the introduction of two additional electrodes.

На фиг.1 изображено заявленное устройство. Устройство содержит токовые электроды 1, 2, 3 и 4, изолирующую пластину 5, переключатель электродов 6, переменные резисторы 7 и 8, регистратор напряжения 9, регистраторы силы тока 10 и 11, выключатели 12 и 13, источник тока 14.Figure 1 shows the claimed device. The device contains current electrodes 1, 2, 3 and 4, an insulating plate 5, an electrode switch 6, variable resistors 7 and 8, a voltage recorder 9, current recorders 10 and 11, switches 12 and 13, a current source 14.

На фиг.2 представлено влияние поляризационных процессов на точность измерения в прототипе. На ток, вызванный сторонним источником и движущимся от катода 15 к аноду 16, действует напряжение поляризации U_п, возникающее между измерительными электродами 1 и 2 в результате их поляризации. В результате измеряемое напряжение между электродами, а следовательно, и рассчитываемая удельная электропроводность среды, являются ошибочными.Figure 2 presents the effect of polarization processes on the measurement accuracy in the prototype. The current caused by an external source and moving from the cathode 15 to the anode 16 is affected by a polarization voltage U _p arising between the measuring electrodes 1 and 2 as a result of their polarization. As a result, the measured voltage between the electrodes, and therefore the calculated electrical conductivity of the medium, are erroneous.

На фиг.3 представлен график, иллюстрирующий процесс обработки результатов измерений с целью получения истинного значения удельной электропроводности.Figure 3 presents a graph illustrating the processing of measurement results in order to obtain the true value of conductivity.

Электроды 1, 2, 3, 4 выполнены из меди и расположены на расстояниях, кратных 1:2:4, что позволяет посредством переключателя 6 получить 6 различных расстояний между электродами: l₁₂=L, l₂₃=2L, l₁₃=3L, l₃₄=4L, l₂₄=6L, l₁₄=7L, где l₁₂ - расстояние между электродами 1 и 2, и т.д. Электроды имеют форму полудисков.The electrodes 1, 2, 3, 4 are made of copper and are located at distances that are multiples of 1: 2: 4, which allows using switch 6 to obtain 6 different distances between the electrodes: l ₁₂ = L, l ₂₃ = 2L, l ₁₃ = 3L, l ₃₄ = 4L, l ₂₄ = 6L, l ₁₄ = 7L, where l ₁₂ is the distance between electrodes 1 and 2, etc. The electrodes are in the form of half-disks.

Пластина 5 выполнена из диэлектрического материала.The plate 5 is made of dielectric material.

Переключатель 6 на входе соединен с четырьмя электродами, а на выходе имеет два контакта с электрической схемой. Переключатель имеет шесть положений, каждое из которых соединяет два из четырех электродов с электрической цепью: "1 и 2", "2 и 3", "1 и 3", "3 и 4", "2 и 4", "1 и 4".The switch 6 at the input is connected to four electrodes, and at the output has two contacts with the electrical circuit. The switch has six positions, each of which connects two of the four electrodes to the electrical circuit: "1 and 2", "2 and 3", "1 and 3", "3 and 4", "2 and 4", "1 and 4".

Устройство используется следующим образом:The device is used as follows:

1. Электроды помещаются в жидкий раствор (или расплав), находящийся под воздействием сторонних источников тока.1. The electrodes are placed in a liquid solution (or melt), which is under the influence of external current sources.

2. Переключатель 6 устанавливается в положение "1 и 2".2. Switch 6 is set to "1 and 2".

3. При выключенных выключателях 10 и 14 фиксируется напряжение U₁, измеренное регистратором 9.3. When the switches 10 and 14 are off, the voltage U ₁ , measured by the recorder 9, is fixed.

4. Включается выключатель 12 и фиксируется напряжение U₂, измеренное регистратором 9.4. The switch 12 is turned on and the voltage U ₂ is measured, measured by the recorder 9.

5. Включается выключатель 13.5. The switch 13 is turned on.

6. Переменным резистором 8 изменяется сопротивление на ∋R, добиваясь изменения напряжения U₂ до значения U₁;6. The variable resistor 8 changes the resistance to ∋R, achieving a change in voltage U ₂ to a value of U ₁ ;

7. Фиксируются значения сопротивления ∋R, силы тока I₁, измеренное регистратором 10, силы тока I₂, измеренное регистратором 11;7. The values of resistance ∋R, current strength I ₁ measured by the recorder 10, current strength I ₂ measured by the recorder 11 are fixed;

8. Рассчитывается значение удельной электропроводности жидкой среды q по формуле8. The value of the electrical conductivity of the liquid medium q is calculated by the formula

где S - площадь поперечного сечения токового электрода; l -расстояние между подключенными электродами.where S is the cross-sectional area of the current electrode; l is the distance between the connected electrodes.

9. Переключатель 6 переключается в следующее положение и далее повторяются действия 3-8 до тех пор, пока не будет получено шесть значений q1...q6.9. The switch 6 switches to the next position and then steps 3-8 are repeated until six values q1 ... q6 are obtained.

10. Значения q1...q6, полученные при различных расстояниях между подключенными электродами 11...16, экстраполируются и, как это видно на фиг.3, при l_{о ф} рассчитывается истинное значение q.10. The values q1 ... q6 obtained at different distances between the connected electrodes 11 ... 16 are extrapolated and, as can be seen in Fig. 3, the true value q is calculated for l _{о ф} .

Предлагаемое устройство может быть использовано для измерения удельной электропроводности жидких растворов и расплавов в условиях действия сторонних источников тока.The proposed device can be used to measure the electrical conductivity of liquid solutions and melts under the action of external current sources.

Claims

A device for measuring the electrical conductivity of liquid media, containing a plate of dielectric material, current electrodes connected to each other through serially connected current recorder, a variable resistor with a parallel connected voltage recorder, characterized in that it additionally contains two electrodes, an electrode switch connecting in pairs electrodes, an electric circuit breaker connected in series with it, as well as a second circuit connecting the electrodes through Well-connected current logger, current source, variable resistor and switch.