Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



в тяжелых эксплуатационных условиях (высокие температуры и давление, агрессивная среда и т.п.).

Отрицательной особенностью приборов является токсичность излучения. Однако разработка и использование высокочувствительных детекторов (сцинтилляционных и полупроводниковых) и снижение интенсивности рабочего излучения делают ионизационные приборы практически безопасными.

Приборы, импользующие радиоактивные изотопы, имеют специфические источники погрепшостей. С течением времени в результате естественного радиоактивного распада интенсивность излучения уменьшается, так что

-(ln2/ros)f

J= Joe , (4.152)

где Jo - начальная интенсивность; 7o,s - период полураспада источника из лучения.

Снижение интенсивности создает возрастающую погрешность

-(ln2/ros)r

8J =(J - /о)До = е 1. (4.153)

Для ее уменьшения следует периодически увеличивать чувствительность грибора.

Другая погрешность обусловливается случайным характером ядерного распада. Случайны как время распада, так и направление траектории радиоактивной частицы или кванта излучения. Случайный характер носят также захват и торможение излучения веществом ионизационного преобразователя. Вследствие этого последовательность импульсов преобразователя имеет непертодический, случайный характер. Если время подсчета импульсов мало, то количество импульсов может сильно различаться при повторении измерений даже при неизменных условиях. При увеличении времени подсчета происходит усреднение, и относительная вариация показаний прибора и погрешность уменьшается.

4.2.13. Электрохимические преобразователи

Электролитические (кондуктометрические) преобразователи. Принцип действия электролитических преобразователей основан на зависимости электрогроводности раствора электролита от его концентрации. Кж известно, электропроводность дистиллированной воды очень мала. При растворении в ней кислот, солей, оснований (электролитов) электропроводность возрастает. При растворении в воде электролиты диссоциируют на положительные и отрицательные ионы; гри этом количество носителей и электропроводность раствора возрастают. При малых концентрациях электролита, когда количество ио-



¥0

->кон

JfaOH

CaN03

7 5 10 1S

r-MOJte /кг- MOJib \


HOB мало, увеличение электропроводности прогорционально концентрации растворенного вещества. При увеличении концентрации с в результате взаимодействия между ионами и уменьщения степени диссоциации пропорциональность нарушается (рис. 4.53).

Электролитический преобразователь (рис. 454) гредставляет собой два электрода 1, погруженные в раствор 2. Электролитические гре-образователи в основном применяются для измерения концентрации растворов, кроме того, они используются для измерения перемещения, скорости, механических деформаций, температуры и других физических величин. В преобразователях, предназначенных для измерения концентрации, электроды делаются неподвижными. Сопротивление между электродами греобразователя R обратно пропорционально удельной электрической проводимости электролита 7:

R = kly.

(4.154)

Коэффициент к назьшается постоянной греобразователя. Он определяется экспериментально по сопротивлению преобразователя, заполненного раствором с известным значением у.

Электрические преобразователи включаются в мостовые измерив тельные цепи и часто работают с автоматическими мостами. Сопротивление преобразователей сильно зависит от температуры. Для компенсации этой зависимости последовательно с электролитическим преобразователем включаются терморезисторы.

Питание моста с электролитическими преобразователями произво- дится напряжением переменного тока с промышленной частотой или частотой в несколько килогерц. Если электролитические преобразо-192



\ /

\ /

/ \

>-

Ср1 Сг -I

Рис. 4.55

ватели птать напряжением постойного тока, то будет происходить электролиз pacTBdpa и изменится его концентрация в приэлектрод-ных областях. Постоянный ток гроизводит также поляризацию электродов. То и другое явления создают погрешность.

Для повышения стабильности преобразователя его электроды должны быть химически инертны по отношения к исследуемому раствору. Они выполняются из платины, нержавеющей стали или графита. Загрязнение электродов, изменение их активной площади вызывают погрешность.

Более надежны бесконтактные электролитические преобразователи, токоведущие элементы которых изолированы от электролита. На рис. 4.55,а показан высокочастотный бесконтактный преобразователь. Он представляет собой стеклянную трубку с тремя цилиндрическими камерами, через которую протекает исследуемый раствор. На внешнюю цилиндрическую поверхность камер наносится металлическое покрытие, служащее электродом. Два крайних электрода 1, 2 соединены вместе и заземлены, средний электрод 3 подключается к измерительной цепи. Эквивалентная схема приведена на рис. 4.55,5. На этой схеме Ri и R - сопротивления раствора в левой и правой трубках; Cpi и Ср2 - емкости раствора в соответствукяцей трубке; С,, Сг, Сз - емкости между соответствующим электродом и раствором. Б конденсаторах Cpj и Ср2 диэлектриком служит раствор, в конденсаторах С], Сг, Сз - стекло. Преобразователь питается напряжением с частотой несколько мегагерц.

Гальванические преобразователи. Принцип действия гальванического преобразователя основан на зависимости потенциала электрода от концентрации ионов в растворе. Металлический электрод, погруженный в раствор электролита, частично в нем растворяется. Положительные ионы мегалла переходят в раствор, и электрод получает отрицательный заряд. Образованная разность потенциалов между электродом и раствором препятствует переходу ионов металла, и растворение электрода прекращается. При равновесии электрический потенциал электрода зависит от концентрации ионов в растворе и может служить для определения их концентрации.

Конструктивно гальванический преобразователь (рис. 456) состоит из двух полуэлементов 1 и 2, которые гальванически соединены



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [62] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0852