Кондуктометрические преобразователи

Подобные датчики основываются на использовании зависимости сопротивления электрохимического преобразователя от состава и концентрации электролита. Такие преобразователи используются в основном для измерения удельной электропроводимости электролитов, по которой судят о концентрации.

При этом необходимо учитывать, что электропроводимость электролита зависит не только от его концентрации, но и от температуры, что требует введения температурной поправки (см. задачу 6.3).

Кондуктометрические преобразователи делятся на контактные и бесконтактные.

Простейший кондуктометрический преобразователь содержащий 2 электрода, погруженные в исследуемый электролит. Сопротивление между электродами зависит от концентрации (проводимости) раствора.

Электроды могут быть плоскопараллельными, цилиндрическими или точечными, изготовленные из платины, графия, нержавеющей стали и других материалов, проводящих электрический ток и химически стойких к исследуемым растворам.

При прохождении, через преобразователь постоянного тока, происходит электризация раствора, что приводит к значительным погрешностям измерений. Измерение сопротивления (или электропроводимости) производится на переменном токе. Для измерения погрешности от поляризации и загрязнении электродов, могут использовать 4х электродные преобразователи (рис. б).

Пары электродов 1, 1 токовые, подключаются к внешнему источнику тока, при этом в растворе электрический ток, а между электродами 2, 2 потенциальными электродами создается разность потенциалов пропорциональная удельному сопротивлению. Потенциальные электроды подключаются к усилителю напряжения с достаточно высоким входным напряжением. Такой преобразователь так же работает на переменном токе.

Бесконтактные кондуктометрические преобразователи не имеют контакта металлических электродов с электролитом, что исключает эффект поляризации, загрязнения электродов и другие отрицательные явления созданных при взаимодействии поверхности электрода и электролита. Бесконтактные преобразователи делятся на низко частотные и высоко частотные.

а) – низкочастотный трансформаторный кондуктометрический преобразователь. Исследуемый раствор образует замкнутую вторичную обмотку трансформатора, сопротивление которого определяется концентрацией раствора. Изменение концентрации вызывает изменение сопротивления потерь, вносимых в первичную обмотку W₁, а изменение эквивалентных параметров первичной обмотки позволяет определить концентрацию раствора.

б) – два трансформатора. Замыкающих виток исследуемого раствора является вторичной обмоткой первого трансформатора и первичной второго. Первичная обмотка W₁ питается от источника переменного напряжения. При этом ток в витке электролита пропорционален его проводимости, соответственно проводимости электролита оказывается пропорционально и ЭДС на обмотке W₂.

Данные бесконтактные преобразователи характеризуются более высокой стабильностью и меньшей погрешностью, чем контактные.

Высокочастотные бесконтактные преобразователи делятся на емкостные, которые применяются для измерения концентрации растворов с малой теплопроводимостью 10^-6 См/м и индуктивные с электропроводимостью 10^-2÷10² См/м.

В преобразователях окружного типа катушка индуктивности или электроды конденсатора помещаются в трубку и изолируются от исследуемого раствора.

Влияние раствора проявляется во внесении потерь в индуктивность или конденсатор, т.е. в изменение активной составляющей их комплексной проводимости на высокой частоте. Такие преобразователи обычно включаются в резонансный контур, у которого изменяется добротность или в контур автогенератора у которого изменяется частота генерации.

Дата добавления: 2014-01-07