9.2 Электролитические преобразователи сопротивления

Основным конструктивным элементом электролитического преобразователя сопротивления (ЭПС) является электролитическая ячейка (ЭЯ), содержащая систему электродов и заполнения исследуемым раствором. В общем случае ЭЯ характеризуется межэлектродной ЭДС, падением напряжения от проходящего через нее тока, электрическим зарядом, сопротивлением, емкостью и проводимостью. Используя тот или иной электрический параметр можно создать ИП для измерения концентрации растворов, количества электричества, времени, давления, перемещения, скорости, ускорения и других ФВ. При выборе входного информативного параметра, с целью уменьшения погрешности, следует исключить, стабилизировать или учесть при преобразовании изменения всех других параметров.

Сопротивление столба жидкости ЭПС равно:

где =1/ – удельная проводимость электролита; k – постоянная преобразователя, зависящая от геометрических размеров ЭЯ, определяемая экспериментально; , l, S – соответственно, удельное сопротивление, длина и сечение столба электролита.

Используются контактные (кондуктометрические) и бесконтактные ЭПС. Преимущество бесконтактных преобразователей состоит в том, что они не имеют контакта металлических электродов с электролитом, что исключает поляризацию и другие нежелательные взаимодействия электрода и раствора. В контактных преобразователях используются плоскопараллельные пластины, коаксиальные или точечные электроды. В качестве материалов электродов используют платину, графит, нержавеющие стали и другие инертные растворы и материалы. Измерение электропроводности производится в широких пределах: от 10^-6 См/м до 100 См/м. В качестве измерительных схем используют мосты переменного тока с частотой питания 50-5000 Гц. Погрешность измерения достигает 0,05-0,5%. Некоторые конструктивные варианты контактных преобразователей приведены на рисунке 9.4.

Бесконтактные подразделяются на низкочастотные (частота питания  4050 кГц) и высокочастотные. Наиболее распространенным является трансформаторный низкочастотный преобразователь с короткозамкнутой жидкостной вторичной обмоткой (рисунок 9.5). Изменение электропроводности раствора приводит к изменению сопротивления с вторичной и, следовательно, первичной обмотки. Такие преобразователи позволяют измерять концентрации растворов при t^о=100^оС с удельной проводимостью 10^-410См/м и погрешностью 0,5%.

Высокочастотные бесконтактные преобразователи (рисунок 9.6) разделяются на емкостные для измерения малой электропроводности (10^-61 См/м) и индуктивные для большей электропроводности (10^-2100 См/м). Электроды емкостного или витки индуктивного преобразователя располагаются снаружи тонкостенной изоляционной трубки с контролируемым раствором. Измерение концентрации раствора сводится к измерению добротности высокочастотного контура, в который включаются элементы преобразователя. Частоты питания составляют десятки МГц. Используются также схемы LC, RC и RL – генераторов.

Для уменьшения значительной температурной погрешности в измерительную цепь включаются терморезистивные преобразователи.