АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА

Грачев Андрей Владимирович, начальник отдела технических средств обучения, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), andean@mail.ru

621.317.33

Актуальность и цели. Кондуктометрические датчики широко используются в устройствах измерения электропроводности и состава жидких сред, влажности сыпучих и твердых материалов. Бесконтактные кондуктометрические датчики (БКД) обеспечивают ряд преимуществ перед более распространенными контактными кондукто-метрическими датчиками. БКД, например, позволяют осуществить измерение в широком диапазоне температур состава, находящихся в ампулах агрессивных и токсичных жидких сред. Сложность построения и анализа метрологических характеристик таких устройств состоит в том, что БКД представляется четырехэлементной эквивалентной электрической схемой замещения. При этом значительная доля погрешности измерения вносится на этапе преобразования пассивных параметров в активные величины, что делает актуальным анализ погрешностей активной измерительной схемы.
Материалы и методы. Анализ погрешностей проведен для четырехэлементной схемы замещения БКД с учетом реальных параметров используемого в активной измерительной схеме дифференциального операционного усилителя методом теории направленных графов.
Результаты. Составлены операторные уравнения выходного напряжения активной измерительной схемы, несущих информацию о всех параметрах БКД. Переход от операторной формы уравнений во временную и анализ погрешностей осуществлен с использованием символьного преобразования в программном продукте Maple. Представлены графики рассчитанных погрешностей.
Выводы. Проведенный анализ погрешностей позволил определить требования и выбрать тип операционного усилителя. По значениям погрешности инвариантности были определены диапазоны допустимых измерений значений неинформативных параметров БКД.

Ключевые слова

бесконтактный кондуктометрический датчик, активная измерительная схема, анализ погрешности.

 Скачать статью в формате PDF

1. Худякова, Т. А. Кондуктометрический метод анализа : учеб. пособие для вузов / Т. А. Худякова, А. П. Крешков. – М. : Высшая школа, 1975. – 207 с.
2. Лопатин, Б. А. Кондуктометрия: измерение электропроводности электролитов / Б. А. Лопатин. – Новосибирск : Изд-во СО АН СССР, 1964. – 280 с.
3. Комиссаренков, А. А. Кондуктометрия и высокочастотное титрование : учебно-метод. пособие / А. А. Комиссаренков, Г. Ф. Пругло. – СПб. : ГОУ ВПО СПбГТУРП, 2009. – 42 с.
4. Джапаридзе, П. Д. Эквивалентная электрическая схема емкостного первичного преобразователя влажности с изолированными электродами / П. Д. Джапаридзе, Р. Н. Месхидзе, В. Е. Пруидзе // Измерительная техника. – 1975. – № 5. – С. 77–79.
5. Грачев, А. В. Анализ погрешностей измерительной схемы инвариантного преобразователя емкости кондуктометрического датчика / А. В. Грачев, П. П. Чураков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2012. – № 2. – С. 24– 29.
6. Сешу, С. Линейные графы и электрические цепи / С. Сешу, М. Б. Рид. – М. : Высшая школа, 1971. – 448 с.
7. Машошин, П. В. Преобразователь параметров емкостного датчика для диэлькометрических влагомеров / П. В. Машошин, П. П. Чураков, М. Ю. Щербаков // Датчики и системы. – 2003. – № 1. – С. 24–26.
8. Патент 2483313 Российская Федерация RU МКП G01R27/22. Преобразователь параметров кондуктометрического датчика в напряжение / Грачев А. В., Гудожников Е. С., Чураков П. П. – заявл. 06.10.2011 ; опубл. 27.05.2013, Бюл. № 15.
9. Крюков, М. А. Оценка погрешности измерительной схемы емкостных влагомеров / М. А. Крюков, П. В. Машошин, П. П. Чураков // Измерения-2000 : материалы МНТК.–Пенза:Изд-во ПензГУ,2000.–С.47–49.
10. Остапенко, А. Г. Анализ и синтез линейных и радиоэлектронных схем с помощью графов: аналоговые и цифровые фильтры / А. Г. Остапенко. – М. : Радио и связь, 1985. – 280 с.
11. Диткин, В. Интегральные преобразования и операционное исчисление / В. Диткин, А. Прудников. – М. : Физматлит, 1961. – 524 с.
12. Мэзон, С. Электрические цепи, сигналы и системы / С. Мэзон. – М. : Изд-во иностранной литературы, 1963. – 619 с.
13. URL: http://www.maplesoft.com/support/help/Maple.
14. Арбузов, В. П. Квазиуравновешенные измерительные цепи датчиков с комплексной схемой замещения параметрического преобразователя / В. П. Арбузов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2006. – № 6. – С. 253–262.
15. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А. И. Мартяшин, К. Л. Куликовский, С. К. Куроедов, Л. В. Орлова ; под ред. А. И. Мартяшина. – М. : Энергоатомиздат, 1990. – 216 с.