2. Преобразователи (датчики) уровня поплавкового и буйкового типа.

Поплавковые датчики уровня

1 – резервуар с жидкостью, 2 – поплавок, 3 – трос, 4 – блоки, 5 – груз, 6 – шкала, 7 – стрелка Рисунок 143

10.3 Преобразователи уровня буйкового типа

1, 2, 3 – рычаги, 4 –сердечник, 5 – дифференциально -трансформаторный преобразователь, 6 – катушка, 7 – магнитоэлектрический преобразователь – сосуд, 8 – усилитель, 9 – подвижная опора, 10 – регулировочная пружина, 11 – буек, 12 – противовес Рисунок 144 – Принципиальная схема уровнемера буйкового типа

3. Преобразователи кондуктометрического типа. Двухэлектродная кондуктометрическая ячейка. Константа электролитической ячейки. Удельная и эквивалентная электропроводность. Зависимости электропроводности электролитов от концентрации и температуры. Измерительные схемы (измерительные цепи).

Данные преобразователи используются для количественного и качественного анализа жидких смесей, имеющих свойства электролитов.

Электролиты проводят электрический ток, величина которого является функцией электропроводности. Электропроводность зависит от электрических свойств веществ, растворенных в растворителях, а также от концентрации растворенных веществ.

Измерение электропроводности обычно проводятся в электрической измерительной ячейке (рисунок 181), которая представляет собой два электрода, погруженных в анализируемый раствор. Подается напряжение и измеряется электрический ток

(закон Ома). , (308) где - расстояние между электродами, - площадь электродов, -удельное электрическое сопротивление. Способность вещества проводить электрический ток характеризуется его удельной электропроводностью
	Рисунок 181 – Схема двухэлектродной электролитической ячейки

(309)

Общая электропроводность вещества

(310)

Следовательно

(311)

Электрическое поле выходит за области электродов, кроме того, оно неоднородно, поэтому вводится понятие коэффициента (константы) кондуктометрической ячейки .

Коэффициент кондуктометрической ячейки определяется эффективной площадью электродов и эффективным расстоянием между ними:

(312)

. Вычислить эффективные значения и практически невозможно, поэтому обычно определяют опытным путем с использованием стандартных электролитов. Для этого ячейку помещают в стандартный электролит с известной электропроводностью , измеряют и затем по уравнению вычисляют коэффициент кондуктометрической ячейки .

Из теории электролитов известно:

, где – коэффициент диссоциации, – концентрация растворенного вещества, - его валентность, - подвижность положительных атомов, катионов, - подвижность анионов.

Под подвижностью ионов понимают произведение скорости иона в электрическом поле с единичным градиентом на число Фарадея (количество электричества, которое необходимо пропустить через раствор, чтобы выделился 1 грамм- эквивалент вещества).

В теории электролитов используется понятие эквивалентной проводимости.

Эквивалентной проводимость ( )– проводимость слоя электролита, находящегося между двумя электродами, расположенными на расстоянии 1 см друг от друга, и имеющими такую площадь, при которой объем раствора между ними содержит 1 грамм- эквивалент растворенного вещества.

Грамм-эквивалент – число грамм, численно равное химическому эквиваленту (количество вещества, которое соединяется с одним атомом водорода).

Эквивалентная и удельная электропроводность численно связаны соотношением:

, (313)

где - концентрация электролита, т.е.

(314)

Рассмотрим рисунок 182. Кривые носят экстремальный характер, экстремум в области 30-50%. Вначале все молекулы веществ распадаются на ионы. По мере увеличения количества растворенного вещества, все больше возрастает количество молекул, которые не распались на ионы (не хватает растворителя, чтобы провести диссоциацию). Большое количество молекул оказывает сопротивление
	Рисунок 182 – Зависимость удельной электропроводности водных растворов от их концентрации

движению ионов, следовательно, уменьшается (имеем спад кривой).

Если в растворе находится смесь различных не взаимодействующих электролитов, то электропроводность подчиняется закону аддитивности, т.е.

, (315)

где - общее количество растворенных веществ, – удельная электропроводность раствора -го компонента, – доля -го компонента в растворе.

Обычно измерения проводят путем включения электролитической ячейки в мостовую схему

В схеме, изображенной на рисунке 183, , и - постоянные манганиновые сопротивления, - реохорд, - сопротивление кондуктометрической ячейки. Недостаток данной схемы состоит в том, что не предусмотрена термокомпенсация.
	Рисунок 183 – Измерительная схема для двухэлектродной электролитической ячейки

Для компенсации температурной погрешности в схему включают термокомпенсирующее плечо, которое чаще всего выполнено в виде электролитической ячейки , заполненной электролитом известной концентрацией с температурной характеристикой, идентичной для измерительной ячейки.

В мостовую измерительную схему компенсатор включается в плечо, смежное с тем, в которое включена измерительная ячейка. Благодаря близости температурных коэффициентов эталонной и контролируемой жидкости, а также равенству их температур изменение сопротивление измерительной ячейки от колебаний температуры компенсируемая изменением сопротивления жидкостного компенсатора.
	Рисунок 184 – Измерительная схема для двухэлектродной электролитической ячейки с жидкостным температурным компенсатором

Экзаменационный билет № 23