Вимірювач поляризаційного опору

Вимірювач поляризаційного опору, що містить двохелектродний вимірювальний перетворювач, один електрод якого з'єднаний з виходом перетворювача напруга поляризацп-струм поляризації, а другий - із зразковим резистором, неінвертувальним входом диференційного підсилювача і інвертувальним входом перетворювача напруга поляризаци-струм поляризації, неінвертуальний вхід якого приєднаний до джерела поляризуючої напруги, перший та другий пристрої за пам'ятовування, входи яких через ВІДПОВІДНО перший та другий ключі з'єднані з виходом диференційного підсилювача, а виходи з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами блока віднімання, третім ключем, що встановлений у ланцюгу перетворювача напруга поляризації-струм поляризації та джерела поляризуючої напруги, а також програмний пристрій, причому вихід блока віднімання через додатковий пристрій запам'ятовування з'єднаний з реєстратором, а програмний пристрій з'єднаний із входами управління всіх пристроїв запам'ятовування, ключів і блока віднімання, який відрізняється тим, що програмний пристрій має додаткові три виходи, які з'єднані з входами управління другого ключа, блока віднімання і додаткового пристрою запам'ятовування Корисна модель має відношення до вимірювальної техніки, призначеної для визначення швидкості електрохімічної корозії металів по величині поляризаційного опору (Rp) Галузь застосування виробництва, де використовуються метали в контакті з електролітами, а найбільше хімічна, нафтова, нафтопереробна галузі, енергетика, комунальне гослВдрщпввмірювачі поляризаційного опору (АС СССР №1790291 M G 0 1 N 2 7 / 2 8 , 1987, АС СССР №1790292, кл G01 N27/28, 1988) містять у своему складі двохелектродний електрохімічний вимірювальний перетворювач (корозійний датчик), джерело постійного струму з регульованою напругою, перетворювач напруга поляризації струм поляризації, диференційний підсилювач, і пристрої запам'ятовування та віднімання, ключі, програматор та реєстратор Вони дозволяють проводити вимірювання на різних корозійних системах, але при великих значеннях поляризаційної ємності (Ср) - значні осади на кородуючій поверхні металу - додаткові поляризуючі імпульси, призначені для прискорення зарядки Ср, призводять до появи додаткових похибок вимірювання Для правильного вибору параметрів імпульсного режиму поляризації потрібно мати ВІДОМОСТІ про величину Ср, що не завжди можливо Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованої корисної моделі є вимірювач поля ризаційного опору (АС СССР №1716889, кл G01 N27/26, 1983), який містить в собі вимірювальний перетворювач, один електрод якого з'єднаний з виходом перетворювача напруга поляризації - струм поляризації і інвертувальним входом диференційного підсилювача, а другий із зразковим резистором, неінвертувальним входом диференційного підсилювача і інвертувальним входом перетворювача напруга поляризації струм поляризації, неінвертувальний вхід якого приєднано до джерела постійного струму з регульованою напругою Крім цього вимірювач має два пристрої запам'ятовування, входи яких через ключі з'єднані з виходом диференційного підсилювача, а виходи зв'язані з ВІДПОВІДНИМИ входами пристрою віднімання, третім ключем, встановленим у ланцюгу перетворювача напруга поляризації - струм поляризацП і джерела постійного струму Вимірювач забезпечений програмним пристроєм, причому вихід пристрою віднімання через додатковий пристрій запам'ятовування, з'єднаний з індикатором відліку результатів вимірювання, а програмний пристрій з'єднаний з входами управління всіх пристроїв запам'ятовування, ключів та пристрою віднімання Розглянутий вимірювач, на відміну від попередніх аналогів, дозволяє отримати більш достовірний результат при вимірюванні швидкості корозії на датчиках з великою Ср за умов (22)1312 2002 CO 2173 збільшення часу поляризації, що досягається ВІДПОВІДНОЮ настройкою програмного пристрою Проте, в багатьох випадках точність вимірювання залишається недостатньою і, більш того, невизначеною, оскільки невідомою залишається величина Ср, яка для різних корозійних систем відрізняється більш, як на порядок та ще й змінюється в часі В основу корисної моделі покладено завдання створення вимірювача поляризаційного опору, який дозволяв би отримувати точні значення Rp незалежно від величини поляризаційної ємності Це значно розширить сферу застосування таких вимірювачів Поставлене завдання вирішено так У вимірювач Rp, що містить двохелектродний вимірювальний перетворювач, один електрод якого з'єднаний з виходом перетворювача напруга поляризації - струм поляризації, а другий - із зразковим резистором, неінвертувальним входом диференціиного підсилювача і швертувальним входом перетворювача напруга - струм, неінвертуальний вхід якого приєднаний до джерела поляризуючої напруги, перший та другий пристрої запам'ятовування, входи яких через ВІДПОВІДНО перший та другий ключі з'єднані з виходом диференціиного підсилювача, а виходи з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами блока віднімання, третім ключем, що встановлений у ланцюгу перетворювача напруга поляризації - струм поляризації та джерела поляризуючої напруги, а також програмний пристрій, причому вихід блока віднімання через ще один пристрій запам'ятовування з'єднаний з реєстратором, а програмний пристрій з'єднаний із входами управління всіх пристроїв запам'ятовування, ключів і блока віднімання, ВІДПОВІДНО ДО корисної моделі введені додаткові три виходи від програмного пристрою, які з'єднані з входами управління другого ключа, блока віднімання і додаткового пристрою запам'ятовування Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображені двохелектродний вимірювальний перетворювач - датчик корозії (фіг 1), функціональна схема вимірювача поляризаційного опору (фіг 2), епюри напруг в окремих вузлах схеми вимірювача (фіг 3) Вимірювальний перетворювач (ВП) складається (фіг 1) з електродів 1 і 2, що мають виводи З і 4 із струмопровідного матеріалу Електроди занурені в електропровідне корозійне середовище 5, що знаходиться в комірці 6 Вимірювач поляризаційного опору (фіг 2) містить ВП, еквівалентна схема якого позначена поз 7 Це багатоелементний активний двохполюсник, де Rp - поляризаційний опір, а Ср - поляризаційна ємність обох електродів ВП Rs - електричний опір корозійного середовища, Uo - початкова різниця корозійних потенціалів електродів ВП Інформація про швидкість корозії (Іс) закладена в Rp, який обернено пропорційний Іс Коефіцієнт оберненої пропорційності К відомий для різних корозійних процесів Вимірювальний перетворювач виводом З (фіг 2) з'єднаний з виходом 8 перетворювача 9 напруга поляризації - струм поляризації, а виводом 4-13 зразковим резистором 10 та інвертува льним входом 11 перетворювача 9 і неінвертувальним входом 12 диференціиного підсилювача 13 Вхід 14 перетворювача 9 через ключ 15, що має зв'язок з програмним пристроєм 16, з'єднаний з джерелом 17 поляризуючої напруги Вихід 18 диференціиного підсилювача 13 через ключі 19 і 20 з'єднаний з входами пристроїв запам'ятовування 21 і 22 миттєвого значення напруги Ключі 19 І 20 зв'язані з програмним пристроєм 16, причому ключ 20 має дві лінії зв'язку Виходи 23 і 24 пристроїв запам'ятовування 21 і 22 з'єднані з входами блока віднімання 25, з'єднаного з програмним пристроєм 16 також двома ЛІНІЯМИ зв'язку Вихід пристрою віднімання 25 з'єднаний з входом додаткового пристрою запам'ятовування 26 і також зв'язаного з програмним пристроєм 16 двома ЛІНІЯМИ зв'язку Пристрій запам'ятовування 26 з'єднаний з реєстратором 27 До інвертувального входу диференціиного підсилювача 13 підключені резистори 28 і 29 Вимірювач працює циклічно період вимірювання і, ВІДПОВІДНО, зарядження Ср змінюється періодом підготовки і розрядження Ср Вимірювальний період складається з двох рівних у часі ступенів В період часу від то до хі (фіг 3), що відповідає режимові підготовки вимірювання, ключі 15, 19 і 20 через відсутність команд р, q і г знаходяться в замкнутому стані При цьому на неінвертувальному вході 12 диференціиного підсилювача 13 сигнал відсутній (фіг 3,а), на виході перетворювача 9 формується сигнал, який пропорційний початковій різниці корозійних потенціалів Uo, а на виході диференціиного підсилювача 13 встановлюється напруга и-іе (фіг 3,6), яка визначається початковою різницею Uo вимірювального перетворювача і коефіцієнтом передачі диференціиного підсилювача 13, який обумовлений співвідношенням резисторів 28 і 29 В момент часу ті, ВІДПОВІДНИЙ початку періоду вимірювання, ключ 15 командою р (фіг 3,є) з програмного пристрою 16 підключає до входу 14 перетворювача 9 джерело 17 поляризуючої напруги і напруга інз на виході диференціиного підсилювача 13 стає пропорційною сумі Uo і падінню напруги на опорі Rs Ця сумарна напруга по команді q (фігЗ,ж) з програмного пристрою 16 через ключ 19 подається на запам'ятовуючий пристрій 21 (фіг 3,в) В момент часу тг, що відповідає закінченню першого ступеня зарядження Ср, командою г (фіг 3,з) з програмного пристрою 16 на короткий час відкривається ключ 20 і на вхід запам'ятовуючого пристрою 22 подається напруга uie з виходу диференціиного підсилювача 13, яка тепер пропорційна сумі Uo, падінню напруг на опорі розчину Rs і поляризаційному опорі Rp (фіг 3,г) З деякою затримкою по команді s з програмного пристрою 16 (фіг 3,і) пристрій віднімання 25 утворює різницю вихідних напруг запам'ятовуючих пристроїв 21 і 22 Різниця напруг U25 (фіг 3,д) на виході пристрою віднімання 25 пропорційна першому наближенню Rpi ВП 7 і по команді t програмного пристрою 16 (фіг 3,й) вноситься в додатковий пристрій запам'ятовування 26 і, ВІДПОВІДНО, В реєстратор 27 на період часу до завершення другого ступеня зарядження Ср 2173 починається розряд Ср, а також проходить скид запам'ятовуючих пристроїв 21 і 22 у початковий стан командою u (фіг 3,л) програмного пристрою 16 Дійсне значення Rp (без похибки, пов'язаної з впливом Ср на процес вимірювання) розраховується за виведеною автором формулою В момент часу is, що відповідає закінченню другого ступеня зарядження Ср> командою П(фіг 3,и) з програмного пристрою 16 на короткий час відкривається ключ 20 і на вхід запам'ятовуючого пристрою 22 подається нова підвищена напруга uis (фіг 3,6) з виходу диференційного підсилювача 13, яка пропорційна сумі Uo та падінням напруг на Rs і Рр(фіг 3,г) З деякою затримкою по команді s-\ з програмного пристрою 16 (фіг 3,і) пристрій віднімання 25 утворює різницю вихідних напруг пристроїв запам'ятовування 21, 22 іі25 (фіг 3,д), яка пропорційна другому наближенню RP2 ВП 7 і по команді ti програмного пристрою 16 (фігЗ.к) вноситься у вигляді більш високої напруги в додатковий запам'ятовуючий пристрій 26 і, ВІДПОВІДНО, 2 Rp=Rpi /(2Rpi-Rp2), де Rpi - перше наближення поляризаційного опору (перше показання реєстратора), RP2 - друге наближення поляризаційного опору (друге показання реєстратора) Запропонована корисна модель забезпечує автоматизацію процесу вимірювання проміжних значень поляризаційного опору, а отриманий кінцевий результат розрахунку дійсного значення поляризаційного опору за допомогою запропонованої формули дає у порівнянні з найближчим аналогом більш високу точність вимірювання, незалежно від величини поляризаційної ємності в реєстратор на час до завершення періоду підготовки вимірювання і розрядження Ср В момент часу -п, що відповідає кінцю періоду вимірювання і початку періоду підготовки, ключ 15 командою р програмного пристрою 16 відключає джерело 17 поляризуючої напруги, 3 :_: 4 і і І 1 • І2 — Фіг 1 Фіг.2 2173 Фіг З Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписне Тираж 39 прим. Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119