RU2582496C1 - Device for measuring conductive liquids - Google Patents
Device for measuring conductive liquids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582496C1 RU2582496C1 RU2014152663/28A RU2014152663A RU2582496C1 RU 2582496 C1 RU2582496 C1 RU 2582496C1 RU 2014152663/28 A RU2014152663/28 A RU 2014152663/28A RU 2014152663 A RU2014152663 A RU 2014152663A RU 2582496 C1 RU2582496 C1 RU 2582496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- transformer
- conductivity
- voltage
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для измерения электропроводности жидких сред в различных целях.The invention relates to the field of electrical measurements and can be used to measure the electrical conductivity of liquid media for various purposes.
Известно устройство для измерения электропроводности жидкости, состоящее из генератора синусоидальных сигналов, питающего трансформатора с обмоткой возбуждения, измерительного трансформатора с измерительной обмоткой, замкнутого витка из электропроводящей исследуемой жидкости, фазочувствительного нуль-органа, дополнительных многосекционных компенсационных обмоток с секциями и ключами, магазина проводимостей и схемы управления, причем генератор соединен с обмоткой возбуждения питающего трансформатора, к секциям компенсационных обмоток через ключи подключен магазин проводимостей, к входу которого подсоединена схема управления, которая подключена к фазочувствительному нуль-органу, на вход которого подключены измерительная обмотка измерительного трансформатора и генератор. Ключи, соединяющие магазин проводимостей с секциями компенсационных обмоток, также подсоединены к схеме управления [Патент на полезную модель РФ №122777, кл. G01R 27/22].A device for measuring the electrical conductivity of a liquid, consisting of a sinusoidal signal generator, a supply transformer with an excitation winding, a measuring transformer with a measuring winding, a closed loop of an electrically conductive liquid under investigation, a phase-sensitive zero-organ, additional multi-sectional compensation windings with sections and keys, a conductivity store and circuits control, and the generator is connected to the excitation winding of the supply transformer, to the compensation sections bmotok connected through keys store conductances whose input is connected to the control circuit which is connected to a phase sensitive null body, whose input is connected to the measuring instrument transformer winding and the generator. The keys connecting the conductivity store with sections of the compensation windings are also connected to the control circuit [RF Utility Model Patent No. 122777, cl. G01R 27/22].
Для реализации данного устройства необходим многоразрядный магазин проводимости высокого класса точности, также в данном устройстве невозможно добиться полной компенсации магнитных потоков из-за помех, связанных с наводкой в обмотках трансформаторов.To implement this device, a high-accuracy class multi-bit conductivity store is required, and it is also impossible to achieve full compensation of magnetic flux in this device due to interference due to interference in the transformer windings.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения электропроводности жидкости, состоящее из генератора синусоидальных сигналов, управляемого делителя напряжения, питающего трансформатора с обмоткой возбуждения, измерительного трансформатора с измерительной обмоткой, замкнутого витка из электропроводящей исследуемой жидкости, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), витка, охватывающего трансформатор возбуждения, витка, охватывающего измерительный трансформатор, ключа, образцовой проводимости известной величины, схемы управления, вычислительного устройства, причем генератор соединен через управляемый делитель напряжения с обмоткой возбуждения питающего трансформатора, к дополнительным виткам через ключ подключена образцовая проводимость известной величины, ключ подключен к схеме управления, которая также подключена к делителю напряжения, АЦП и вычислительному устройству. Измерительная обмотка подключена к АЦП, который, в свою очередь, подключен к вычислительному устройству [Патент на полезную модель РФ №143663, кл. G01R 27/22].The closest in technical essence to the present invention is a device for measuring the electrical conductivity of a liquid, consisting of a sinusoidal signal generator, a controlled voltage divider, a supply transformer with an excitation winding, a measuring transformer with a measuring winding, a closed loop of an electrically conductive liquid under study, an analog-to-digital converter (ADC) ), a coil covering an excitation transformer, a coil covering a measuring transformer, a key, a sample the known conductivity of a known magnitude, a control circuit, a computing device, the generator being connected through a controlled voltage divider to the excitation winding of the supply transformer, model conductivity of a known magnitude connected to additional turns through a key, the key connected to a control circuit that is also connected to a voltage divider, ADC and computing device. The measuring winding is connected to the ADC, which, in turn, is connected to a computing device [RF Utility Model Patent No. 143663, cl. G01R 27/22].
В данном устройстве сложно реализовать точный управляемый делитель напряжения из-за нестабильности элементов делителя, а также влияния делителя на напряжение генератора.In this device, it is difficult to implement an accurate controlled voltage divider due to the instability of the elements of the divider, as well as the influence of the divider on the voltage of the generator.
Задачей изобретения является создание устройства для измерения электропроводности жидкости с достижением следующего технического результата: повышение точности измерения электропроводности жидких сред за счет устранения влияния нестабильности делителя напряжения путем замены его управляемым делителем частоты. Управляемый делитель частоты может быть реализован с более высокой точностью, чем делитель напряжения, на коэффициент деления которого влияет стабильность элементов делителя напряжения.The objective of the invention is to provide a device for measuring the electrical conductivity of a liquid with the following technical result: increasing the accuracy of measuring the electrical conductivity of liquid media by eliminating the influence of instability of the voltage divider by replacing it with a controlled frequency divider. A controlled frequency divider can be implemented with higher accuracy than a voltage divider, the division coefficient of which is affected by the stability of the elements of the voltage divider.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее генератор синусоидальных сигналов, питающий трансформатор с обмоткой возбуждения, измерительный трансформатор с измерительной обмоткой, замкнутый виток из электропроводящей исследуемой жидкости, схему управления, образцовую проводимость известной величины, ключ, дополнительные витки, охватывающие питающий и измерительный трансформаторы, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислительное устройство, введен управляемый делитель частоты. При этом генератор соединен через управляемый делитель частоты переменного напряжения с обмоткой возбуждения питающего трансформатора, к дополнительным виткам через ключ подключена образцовая проводимость известной величины, ключ подключен к схеме управления, которая также подключена к делителю частоты переменного напряжения, АЦП и вычислительному устройству. Измерительная обмотка подключена к АЦП, который, в свою очередь, подключен к вычислительному устройству.The essence of the invention lies in the fact that in a device containing a sinusoidal signal generator, a supply transformer with an excitation winding, a measuring transformer with a measuring winding, a closed loop from an electrically conductive test fluid, a control circuit, an exemplary conductivity of known magnitude, a key, additional turns covering the supply and measuring transformers, analog-to-digital converter (ADC) and computing device, a controlled frequency divider is introduced. In this case, the generator is connected via a controlled frequency divider of the alternating voltage to the excitation winding of the supply transformer, model conductivity of known magnitude is connected to the additional turns through the key, the key is connected to the control circuit, which is also connected to the alternating voltage frequency divider, ADC and computing device. The measuring winding is connected to the ADC, which, in turn, is connected to the computing device.
Изобретение позволяет повысить точность измерений электропроводности жидких сред за счет устранения влияния нестабильности делителя напряжения путем замены его управляемым делителем частоты. Управляемый делитель частоты может быть реализован с более высокой точностью, чем делитель напряжения, на коэффициент деления которого влияет стабильность элементов делителя напряжения.The invention improves the accuracy of measurements of the electrical conductivity of liquid media by eliminating the influence of instability of the voltage divider by replacing it with a controlled frequency divider. A controlled frequency divider can be implemented with higher accuracy than a voltage divider, the division coefficient of which is affected by the stability of the elements of the voltage divider.
На фиг. 1 изображено устройство для измерения электропроводности жидкости, на фиг. 2 изображена схема, иллюстрирующая первый такт работы прибора, на фиг. 3 изображена схема, иллюстрирующая второй такт работы прибора, на фиг. 4 изображена схема, иллюстрирующая четвертый такт работы прибора.In FIG. 1 shows a device for measuring the electrical conductivity of a liquid; FIG. 2 is a diagram illustrating a first clock cycle of the device; FIG. 3 is a diagram illustrating a second clock cycle of the device; FIG. 4 is a diagram illustrating a fourth clock cycle of an instrument.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1. The invention is illustrated in FIG. one.
Устройство для измерения электропроводности жидкости состоит из генератора 1 синусоидальных сигналов, управляемого делителя 2 частоты переменного напряжения, обмотки 3 возбуждения, питающего трансформатора 4, замкнутого витка 5 из электропроводящей исследуемой жидкости, измерительного трансформатора 6, измерительной обмотки 7, аналого-цифрового преобразователя 8, дополнительных витков 9, 10, ключа 11, образцовой проводимости 12 известной величины, схемы 13 управления, вычислительного устройства 14.A device for measuring the electrical conductivity of a liquid consists of a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Напряжение от генератора 1 поступает через управляемый делитель 2 частоты переменного напряжения на обмотку 3 возбуждения питающего трансформатора 4, причем напряжение передается либо с коэффициентом k=1 либо k<1 (U1=kUг). При этом в жидкостном витке 5 и дополнительном витке 9, 10 наводятся ЭДС. ЭДС, действующая в жидкостном витке 5, вызывает ток, величина которого зависит от электропроводности жидкости и который индуцирует напряжение в измерительной обмотке 7 измерительного трансформатора 6. ЭДС, действующая в дополнительном витке 9, 10, в зависимости от положения ключа 11 может создавать ток через образцовую проводимость 12, если ключ замкнут, или этот ток равен нулю, если ключ разомкнут. Схема 13 управления позволяет выбрать режим работы делителя 2 частоты переменного напряжения, положение ключа 11, а также управляет работой АЦП 8 и вычислительного устройства 14. Измерение проводится в три такта через короткие промежутки времени t→0. В первый такт коэффициент деления управляемого делителя 2k=1, частота переменного напряжения после делителя 2 равна частоте генератора 1, ключ 11 разомкнут, и ток через него не проходит. АЦП 8 определяет напряжение на измерительной обмотке 7 и его значение заносится в память вычислительного устройства 14. Во втором такте измерение проводится при коэффициенте деления управляемого делителя 2k<1, частота на возбуждающей обмотке 3 в k раз меньше, чем частота генератора 1, ключ 11 разомкнут. АЦП 8 определяет значение напряжения на измерительной обмотке 7 и его значение заносится в память вычислительного устройства 14. В третьем такте измерение проводится, когда коэффициент деления управляемого делителя 2k=1, частота после делителя 2 равна частоте переменного напряжения генератора 1, ключ 11 замкнут, токи в жидкостном витке 5 и в дополнительном витке 9, 10 имеют одинаковое направление. АЦП 8 определяет напряжение на измерительной обмотке 7 и его значение заносится в память вычислительного устройства 14. После трех тактов схема 13 управления подает сигнал на вычислительное устройство 14, в котором определяется значение электрической проводимости жидкости в жидкостном витке 5.The voltage from the
Рассмотрим работу прибора. Consider the operation of the device.
1) Первый такт. Коэффициент деления управляемого делителя частоты переменного напряжения k=1. Частота переменного напряжения после делителя равна частоте генератора, ключ разомкнут (фиг. 2):1) The first beat. The division ratio of the controlled frequency divider of the AC voltage k = 1. The frequency of the alternating voltage after the divider is equal to the frequency of the generator, the key is open (Fig. 2):
система уравнений, описывающих работу схемы:system of equations describing the operation of the circuit:
где Uг - напряжение источника питания;where U g is the voltage of the power source;
U21 - напряжение в измерительной обмотке измерительного трансформатора в первом такте;U 21 - voltage in the measuring winding of the measuring transformer in the first cycle;
I1 - ток в возбуждающей обмотке питающего трансформатора;I 1 - current in the exciting winding of the supply transformer;
Ix - ток в жидкостном витке;I x is the current in the liquid loop;
Id - ток в дополнительном витке;I d - current in an additional turn;
L1 - индуктивность возбуждающей катушки;L 1 is the inductance of the exciting coil;
Lx - индуктивность жидкостного витка;L x is the inductance of the liquid loop;
Ld - индуктивность дополнительного витка;L d is the inductance of the additional turn;
М12 - взаимная индуктивность возбуждающей обмотки и жидкостного витка;M 12 - mutual inductance of the exciting winding and the liquid coil;
М23 - взаимная индуктивность измерительной обмотки и жидкостного витка;M 23 - mutual inductance of the measuring winding and the liquid coil;
М14 - взаимная индуктивность возбуждающей и дополнительного витка;M 14 - mutual inductance of the exciting and additional coil;
М34 - взаимная индуктивность измерительной и дополнительного витка;M 34 - mutual inductance of the measuring and additional coil;
Gx - проводимость жидкостного витка;G x is the conductivity of the liquid loop;
Gd - образцовая проводимость в дополнительном витке;G d - model conductivity in an additional turn;
ω - частота гармонических синусоидальных колебаний.ω is the frequency of harmonic sinusoidal oscillations.
Решая систему уравнений, получаем, что выходной сигнал, измеряемый вольтметром, равен [Иванов, В.В., Латышев, Л.Н. Анализ методов и средств измерения электропроводности жидких сред // Нефтегазовое дело 2013 №2. - Уфа: УГНТУ, 2013. - С. 93.]:Solving the system of equations, we obtain that the output signal measured by a voltmeter is [Ivanov, VV, Latyshev, L.N. Analysis of methods and means of measuring the electrical conductivity of liquid media // Oil and Gas Business 2013 No. 2. - Ufa: USTU, 2013. - P. 93.]:
2) Второй такт. Коэффициент деления управляемого делителя частоты переменного напряжения k<1. Частота переменного напряжения на возбуждающей обмотке в kраз меньше, чем частота генератора, ключ разомкнут (фиг. 3):2) The second beat. The division ratio of the controlled frequency divider of the AC voltage k <1. The frequency of the alternating voltage on the exciting winding is k times less than the frequency of the generator, the key is open (Fig. 3):
система уравнений, описывающих работу схемы:system of equations describing the operation of the circuit:
где U22 - напряжение в измерительной обмотке измерительного трансформатора во втором такте.where U 22 is the voltage in the measuring winding of the measuring transformer in the second cycle.
Решая систему уравнений, получаемSolving the system of equations, we obtain
3) Третий такт. Коэффициент деления управляемого делителя частоты переменного напряжения k=1. Частота переменного напряжения после делителя равна частоте генератора, ключ замкнут (фиг. 4):3) The third measure. The division ratio of the controlled frequency divider of the AC voltage k = 1. The frequency of the alternating voltage after the divider is equal to the frequency of the generator, the key is closed (Fig. 4):
система уравнений, описывающих работу схемы:system of equations describing the operation of the circuit:
где U23 - напряжение в измерительной обмотке измерительного трансформатора в третьем такте.where U 23 is the voltage in the measuring winding of the measuring transformer in the third cycle.
Решая систему уравнений, получим значение выходного сигналаSolving the system of equations, we obtain the value of the output signal
Таким образом получили систему из трех независимых уравненийThus, we obtained a system of three independent equations
При измерении напряжений U21, U22, U23 дополнительно действует напряжение помехи Uп, которое возникает в результате действия внешних электромагнитных полей на сердечники трансформаторов. С учетом помехи система уравнений принимает видWhen measuring voltages U 21 , U 22 , U 23, an interference voltage U p additionally acts, which occurs as a result of the action of external electromagnetic fields on the transformer cores. Taking into account the interference, the system of equations takes the form
такая система имеет единственное решениеsuch a system has a unique solution
k - коэффициент делителя частотыk is the coefficient of the frequency divider
Как видно из выражения
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152663/28A RU2582496C1 (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Device for measuring conductive liquids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152663/28A RU2582496C1 (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Device for measuring conductive liquids |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2582496C1 true RU2582496C1 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=55794495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014152663/28A RU2582496C1 (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Device for measuring conductive liquids |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582496C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1350585A1 (en) * | 1985-01-15 | 1987-11-07 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Device for non-contact measurement of liquid electric conduction |
SU1437760A1 (en) * | 1985-11-29 | 1988-11-15 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Apparatus for contactless measurement of electric conductivity of liquid |
RU2027174C1 (en) * | 1988-12-26 | 1995-01-20 | Акционерное общество "Биофизическая аппаратура" | Device for measurement of liquid electric conductivity |
RU2327977C2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр ГеоПАЛС" | Device for measurement of fluid electrical conductivity |
RU2366937C2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-09-10 | Государственное учреждение "Арктический и антрактический научно-исследовательский институт" (ГУ "ААНИИ") | Method and device for measurement of specific electric conductivity of sea water |
JP2011007639A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Yokogawa Electric Corp | Conductivity detector |
RU122777U1 (en) * | 2012-05-17 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID |
RU143663U1 (en) * | 2014-02-25 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID |
-
2014
- 2014-12-24 RU RU2014152663/28A patent/RU2582496C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1350585A1 (en) * | 1985-01-15 | 1987-11-07 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Device for non-contact measurement of liquid electric conduction |
SU1437760A1 (en) * | 1985-11-29 | 1988-11-15 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Apparatus for contactless measurement of electric conductivity of liquid |
RU2027174C1 (en) * | 1988-12-26 | 1995-01-20 | Акционерное общество "Биофизическая аппаратура" | Device for measurement of liquid electric conductivity |
RU2327977C2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр ГеоПАЛС" | Device for measurement of fluid electrical conductivity |
RU2366937C2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-09-10 | Государственное учреждение "Арктический и антрактический научно-исследовательский институт" (ГУ "ААНИИ") | Method and device for measurement of specific electric conductivity of sea water |
JP2011007639A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Yokogawa Electric Corp | Conductivity detector |
RU122777U1 (en) * | 2012-05-17 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID |
RU143663U1 (en) * | 2014-02-25 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108717168A (en) | A kind of Scalar Magnetic Field gradient measuring device and method based on the modulation of light field amplitude | |
Cataliotti et al. | Characterization and error compensation of a Rogowski coil in the presence of harmonics | |
Yang et al. | A new compact fluxgate current sensor for AC and DC application | |
CN103543323A (en) | Current detection device for large direct current charge-discharge facility | |
RU2316781C1 (en) | Digital ferro-probe magnetometer | |
RU2582496C1 (en) | Device for measuring conductive liquids | |
RU143663U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
CN110967660A (en) | Method and system for detecting current transformer | |
Grandi et al. | Magnetic-field transducer based on closed-loop operation of magnetic sensors | |
RU2727071C1 (en) | Hysteresis loop recording device | |
CN109839610B (en) | Helmholtz coil constant alternating current calibration system and method based on orthogonality principle | |
CN203705624U (en) | Search coil type and fluxgate type combined multifunctional magnetometer | |
RU122777U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
CN106019072A (en) | Method for measuring lumped parameter of Rogowski coil | |
RU2732473C1 (en) | Frequency-measuring device based on fluxgate transmitter | |
Riveros et al. | High sensitivity GMI gradiometer with an active interference compensation system | |
RU2580173C1 (en) | Device for measuring magnetic characteristics of samples from electrotechnical steel plates of arbitrary shape | |
CN103499795A (en) | Multifunctional magnetometer with combination of searching coil type and flux-gate type and application thereof | |
RU2645840C1 (en) | Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter | |
RU106002U1 (en) | FERROSENDER MAGNETOMETER | |
RU2539726C1 (en) | Ferroprobe magnetometer and method to measure components of induction of magnetic field by means of vector compensation | |
RU2330303C2 (en) | Fluxgate magnetometer | |
RU115927U1 (en) | FERROSENDER MAGNETOMETER | |
RU2724314C1 (en) | Method to control the ferroprobe conversion characteristic | |
RU2252422C1 (en) | Method and device for measuring electric current |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161225 |