устройство для измерения электропроводности жидкости

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТИ, содержащее блок возбуждения, включающий генератор и делитель частоты, микропроцессор, формирователь прямоугольного биполярного напряжения, двухэлектродную кондуктометрическую ячейку, программируемый преобразователь ток в напряжение, устройство выборки-хранения, логический элемент И устройство ввода-вывода, причем выход генератора соединен с первым входом делителя частоты, второй вход которого соединен с микропроцессором, преобразователь ток в напряжение соединен через устройство выборки-хранения и устройство ввода-вывода, а также непосредственно с микропроцессором, выход логического элемента И соединен с одним из входов устройства выборки-хранения, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, оно дополнительно содержит два конденсатора и счетчик распределитель на K выходов, причем вход счетчика распределителя соединен с выходом делителя частоты, K-выход которого через формирователь прямоугольного биполярного напряжения, первый конденсатор, двухэлектродную кондуктометрическую ячейку, второй конденсатор соединен с преобразователем ток в напряжение, K-1-выход распределителя и другой выход формирователя прямоугольного биполярного напряжение соединены с входами логического элемента И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к физико-химическим исследованиям и может быть использовано в проточных контактных детекторах электропроводности для анализа состава жидких сред, находящихся под действием высокого напряжения, например в приборах капиллярного изотахофореза.

Известно устройство для измерения электропроводности жидкости, содержащее контактную кондуктометрическую ячейку, включенную в диагональ моста [1] , где исключение влияния реактивной составляющей раствора и сокращение времени измерения достигаются введением синхронных детекторов, выходы которых соединены с сумматором.

Недостатком данного устройства является то, что питание моста осуществляется от генератора синусоидального напряжения, что предъявляет повышенные требования к коэффициенту гармоник (для сохранения точности) к стабильности частоты (для устойчивости балансировки моста).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, описанное в [2].

Оно содержит микропроцессор, генератор, выход которого соединен со счетным входом программируемого делителя частоты двухэлектродную кондуктометрическую ячейку, программируемый преобразователь ток-напряжение, выход которого соединен с входом блока выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с выходом двухвходового логического элемента И, а входы - с входом преобразователя напряжение - частота, и двуполярный источник опорного напряжения.

Однако данное устройство не обеспечивает измерение электропроводности растворов с высоким быстродействием. Это объясняется тем, что в данном устройстве измерение электропроводности осуществляется на фиксированных частотах, каждая из которых детерминирована только активной составляющей исследуемого раствора. Этот недостаток еще более усугубляется при обработке сигналов с устройства методами цифровой фильтрации, например при работе с микроэлектродами, используемыми в приборах капиллярного изотахофореза, ввиду значительного уровня наводок и помех. Другим недостатком данного устройства является то, что измерение активной составляющей проводимости осуществляется в момент окончания импульса.

Цель изобретения - измерение электропроводности растворов, находящихся под действием высокого напряжения, при одновременном обеспечении высокой точности и быстродействия.

Сущность изобретения состоит в том, что предложенное устройство адаптивно изменяет частоту измерения в зависимости от соотношения активной и реактивной составляющих, обусловленных свойствами растворов, и исключает влияние переходных и поляризационных процессов на процесс измерения. Это достигается за счет схемной реализации совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения. При использовании данного устройства обеспечивается заданная точность измерения электропроводности растворов, имеющих одинаковые значения активной составляющей, но разные значения диффузионной емкости, от которой зависит реактивная составляющая. При этом обеспечивается максимально возможное быстродействие устройства. Кроме того, данное устройство позволяет измерять электропроводность растворов, находящихся под действием высокого напряжения, за счет использования трансформатора с объемным витком.

На чертеже изображено устройство для измерения электропроводности жидкостей.

Устройство содержит микропроцессор 1, М-разрядный блок 2 гальванической развязки кода частоты, N-разрядный блок 3 гальванической развязки кода диапазона, блок 4 гальванической развязки выходного сигнала, генератор 5, программируемый делитель 6 частоты, счетчик-распределитель 7 на К выходов, триггер 8 с парафазным выходом, два электронных управляемых ключа 9, 10, двухвходовый логический элемент И 11, два конденсатора 12, 13, двухэлектродную кондуктометрическую ячейку 14, программируемый преобразователь 15 ток-напряжение, блок 16 выборки-хранения, преобразователь 17 напряжение-частота, согласующий усилитель 18, программируемый таймер 19, двуполярный источник 20 опорного напряжения, вспомогательный преобразователь 21, содержащий генератор 22 синусоидального напряжения и трансформатор 23 с объемным витком.

Устройство для измерения электропроводности жидкостей работает следующим образом.

С выхода генератора 5 импульсы частотой f_оп поступают на вход программируемого делителя 6 частоты. Микропроцессор 1 задает код частоты через блок 2 гальванической развязки, обеспечивающий заданный коэффициент деления делителя 6 частоты. С выхода делителя 6 частоты импульсы частотой f_оп/А, где А - коэффициент деления делителя 6 частоты, поступают на счетчик-распределитель 7 на К входов, обеспечивающий временной сдвиг импульсов по выходам, причем длительности импульсов и временного сдвига последующего импульса относительно предыдущего с выхода счетчика-распределителя 7 равны соответственно f_оп/А и f_оп/АК.

Сигнал типа меандр с выходов электронных ключей 9, 10 через конденсатор 12 поступает на кондуктометрическую ячейку 14. С выхода кондуктометрической ячейки 14 через конденсатор 13 сигнал поступает на вход программируемого преобразователя 15, задается через блок 3 гальванической развязки микропроцессором 1. С выхода программируемого преобразователя 15 ток-напряжение сигнал поступает на вход блока 16 выборки-хранения. Управляющий сигнал на выборку входного сигнала блока 16 поступает в момент прихода К-1 импульса с выхода логического элемента И 11 и заканчивается ровно за один такт по окончании коммутирования опорных напряжений. Этим достигается исключение влияния переходных процессов и неидеальности блока 16 и преобразователя на выходной сигнал блока 16. С выхода блока 16 через преобразователь 17, усилитель 18 и блок 4 частотный сигнал, пропорциональный электропроводности раствора, поступает на вход таймера 19. Считывание данных и программирование таймера 19 осуществляются микропроцессором 1.