Исследование и выбор методов повышения точности измерения влагосодержания светлых нефтепродуктов, страница 5

     Материал пластин конденсатора оказывает значительное влияние на поляризацию обкладок. Это можно видеть из таблицы 1.2, в которой приведен поляризационный ряд металлов и некоторых сплавов.

Все приведенные в таблице 1.2 металлы и сплавы по величине поляризационного сопротивления можно условно разбить на шесть групп. Металлы первой и второй группы создают очень большое поляризационное сопротивление и в качестве материалов для пластин в диэлектрометрии не используются. Металлы, отнесенные к третьей, четвертой и пятой группам, создают сравнительно малое поляризационное сопротивление и могут использоваться в диэлектрометрию. Металлы же шестой группы, хотя и наименее всего подвержены явлению поляризации, используются крайне редко и только в экономически оправданных случаях. Для рассчитанного ПИП для материала пластин конденсатора выбрана нержавеющая сталь марки 1Х18Н9Т ввиду ее сравнительно малой подверженности явлению поляризации и сравнительно малой стоимости [10].

1.5.3.4 Конструкция измерительной ячейки.

Каждая измерительная ячейка состоит из стакана, в который помещается исследуемый образец, и крышки со встроенным ПИП, герметично закрывающей измерительную емкость во время проведения измерения. Таким образом, при накрывании крышкой стакана ПИП погружается в нефтепродукт, после чего можно проводить измерение.

Стакан, в котором будет находиться исследуемый образец нефтепродукт,

   Таблица 1.2

Номер группы	Металл или сплав	Поляризационное сопротивление
1	Zn, Cd, Hg, Pb, Bi, In, Au, Ag, Ir, Os	очень велико
2	Sn, Mo, Co, W, Cr	то же
3	нержавеющая сталь марки IX18H9T (содержит Cr,Ni,Fe,Ti), Fe, Ge, Cu,Ni,Al, латунь, монель (Ni, Cu)	0,20
4	гладкие Pt, Pd, Rh, Os-чернь, Ir- чернь	0,15
5	Ta, Ru, Th, V, La, Ce, Zn	0,28
6	Pt-чернь, Pd-чернь	практически нуль

представляет собой цилиндр, размеры его должны быть подобраны оптимально. Большая емкость позволит измерять влагосодержание лишь в какой-то ее части. А так как вода тяжелее нефтепродукта, то она будет опускаться на дно и не сможет быть учтена  при измерении. Слишком малый объем исследуемого образца будет перегреваться при протекании электрического тока по конденсатору вследствие теплообмена, повышение же температуры может вызвать возгорание. С учетом вышеизложенного стакан разрабатываемого прибора имеет размеры, немного большие, чем размеры ПИП, т.е. высоту 70

мм и радиус основания 30мм.

Находящиеся в нефтепродуктах соли вызывают коррозию, а парафин и вода могут образовывать на внутренней поверхности измерительного стакана пленку, искажающую результат измерения, поэтому ее необходимо покрыть гидрофобными материалами (фторопласт, бакелит, стекло и др.) для уменьшения загрязнения датчика [10].

1.5.4 Описание измерительной схемы включения

1.5.4.1 Выбор схемы включения

Существует несколько способов включения емкостных датчиков: мостовые, частотно-зависимые, автогенераторные и другие. При включение конденсатора датчика необходимо учитывать тот факт, что в реальных условиях измерения конденсатор имеет не только рабочую емкость С_р, но и паразитные емкости, а именно: паразитная емкость С_п12 между электродами, в которую входит и емкость между подводящими проводами, а также паразитные емкости С_п1 и С_п2 между каждым электродом вместе с присоединенным к нему подводящим проводом и землей(под землей необходимо понимать все проводящие предметы рядом с датчиком). В действительности картина часто оказывается еще сложнее в силу того, что некоторые из окружающих предметов не имеют гальванической связи с землей, вследствие чего возникает последовательное соединение емкостей; в поле паразитных емкостей могут находиться диэлектрики с различной диэлектрической проницаемостью и т. д. Однако эквивалентная схема реального конденсатора от этого не меняется (рис.1.4).                                              

Паразитные емкости бывают намного больше, чем рабочая, в величине которой заключена измерительная информация, что может приводить к значительной погрешности измерения. Такая ситуация будет иметь место для рассчитанного выше конденсатора, т.к. его рабочая емкость достаточно мала

                                                           С_р

                                                       

                                      1                        С_п12                                2

                                     С_п1                                             С_п2

Рис.1.4

При включении конденсатора датчика в измерительную цепь влияние паразитных емкостей зависит от вида этой цепи и принципа ее действия. Если конденсатор используется как элемент колебательного контура или колебательной RC-цепи, то одна из обмоток его обычно заземляется накоротко, но две другие шунтируют рабочую емкость. При использовании конденсатора датчика в качестве плеча традиционной мостовой цепи в зависимости от выбора точки заземления одна из паразитных емкостей С_п1 или С_п2 шунтирует указатель равновесия либо генератор (что не опасна в уравновешенных цепях), но вторая неизбежно шунтирует одно из плеч моста. Этих недостатков лишено потенциально-токовое включение, изображенное на рисунке 1.5. Основные принципы такого включения: ни один из рабочих электродов не соединен с землей; на один из электродов, называемый потенциальным, подается переменное напряжение U от генератора с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением Z_вых®0, между вторым электродом, называемым токовым, и землей включено устройство И, причем входное сопротивление этого устройства также пренебрежимо мало (Z_вх®0), в связи с чем токовый электрод находится практически под нулевым напряжением относительно земли.

При таком включении измеряется лишь частичная емкость C₁₂,которая включает рабочую С_р и шунтирующую ее паразитную С_п12 емкости. Паразитная емкость С_п1 нагружает генератор Г и не влияет на результат измерения тока I_р до тех пор, пока не изменяет его выходное напряжение U. Паразитная емкость С_п2 включена между точками с нулевой разностью потенциалов.