ПР200-х8 (измерение электропроводности).

[dreambelarus]

Добрый день.

Тема для обсуждения ПР200-х8.

Хочу уточнить у администраторов насколько формат форума соответствует чтобы публиковать в данном разделе свои тесты кондуктометрического входа Пр200х8 или формат предполагает форму вопрос-ответ???

[dreambelarus]

Продолжу свои изыскания по теме топика измерение электропроводности с применением ПР200х8 в том числе и другими приборами Овен.
Хотел с вашего позволения начать с теории и общеизвестных формул, что такое электропроводность и с чего она берется. Поправьте, если ошибусь.

Электропроводность W = 1/R(сопротивление) где R=U/I- это классика жанра закон Ома

Сопротивление R= 1/W(Электропроводность)

Электропроводностью водного раствора называется величина, обратная его сопротивлению.
По простому если сопротивление раствора «растет» то в единицах электропроводности значение пропорционально «падает», «снижается» это удобно для логики и оценки степени концентрации загрязнений или солесодержания. Больше солей больше электропроводность…с оценкой через сопротивление у неподготовленного пользователя проблемы с пониманием. Это как измерять через сопротивление длину рулеткой с "конца"...можно но ужасно не удобно Еще такой простой пример для построения себе зависимости в уме по простым значениям:

1мкСм=1/1МОм то есть 1 мега Ом=1 микро Сименс

10мкСм=1/0.1МОм то есть 100 кило Ом = 10 микро Сименс

100мкСм=1/0.01МОм то есть 10 кило Ом = 100 микро Сименс

1000мкСм=1/0.001МОм то есть 1 кило Ом = 1000 микро Сименс

И вот так

200мкСм=1/0.005МОм то есть 5 кило Ом = 200 микро Сименс
2000мкСм=1/0.005МОм то есть 0.5 кило Ом = 2000 микро Сименс
18МОм=1/0.055мкСм то есть 18Мом = 0.055мкСм (очень чистая вода… практически чистый Н2О)

И применительно к ПР200х8. В инструкции заявлено измерение в двух диапазонах(на самом деле это «условность» про диапазоны но об этом позже…) 0-200мкСм и 0-2000 мкСм (больше 2000 можно, но об этом тоже попозже…)

2023-07-06_11-03-45.png

Узнаем максимальное сопротивление предполагаемого раствора 1/2000мкСм =0.0005МОм или =0.5кОм или =500 Ом Если посмотрите мой предыдущий пост про юстировку, то «нижним» эталонным сопротивлением «6 поддиапазон» как раз и может являться эталон 500 Ом….звезды сошлись , а верхний эталон до 1000кОм=1Мом и получаем 1/1мегаом= 1 микро Сименс по сути как бы начало измерений но между 0 и 1 еще целое пространство для некоторых отраслей промышленности там вся жизнь…

[dreambelarus]

Продолжу свои изыскания по теме топика измерение электропроводности с применением ПР200х8

Тот измеряемый прибором диапазон электропроводности который я привел постом выше из паспортных данных ПР200х8 является диапазоном измерения кондуктометрического вход прямо на клеммах входа прибора. Получается в концепции прибора именно в нем (ПР200х8) расположен первичный преобразователь который измерит ток в цепи преобразует его в сопротивление и потом в единицы электропроводности для дальнейшего предоставления пользователю строить с этими значениями алгоритмы в программе пользователя. Никаких выносных активных датчиков нет.

Но мы то ожидаем измерение электропроводности(сопротивления) воды. Сам прибор погрузить в воду запрещено!!! но можно... но это будут катастрофические последствия и не только для прибора…естественно нам нужен какой-то… зонд…провод…электрод…непосредственный контакт с измеряемой средой… чтобы двухпроводная цепь замкнулась и в измеряемой среде потек ток и прибор его замерил.

В тоже время и прибор спасти от подтопления…немного черного юмора… это чтобы себя взбодрить при написании умных постулатов. На картинке посвященной продаже прибора ПР200х8 видны какие то датчики…и коль мы обсуждаем продукцию компании Овен то естественно надо поискать на сайте производителя.

Пользуемся встроенным поиском по слову "кондуктометрические" и он нам выдает две позиции. Больше подходит «ДС универсальные кондуктометрические датчики уровня» …смотрим…

2023-07-06_12-01-26.png

видим четыре типа датчика предназначенные измерять кондуктометрическим способом уровень... в резервуарах….вроде не то….но последних два датчика заинтересовали особенно новинка от компании Четырёх-электродный датчик ДС.ПВТ.4. С ним у меня случилось «дежавю»…об этом немного позже…

[dreambelarus]

Продолжу свои изыскания по теме топика измерение электропроводности с применением ПР200х8

Признаюсь ни разу лично не работал с кондуктометрическими уровнемерами, хотя они у нас есть в эксплуатации.

Избалован радарными. Долго изучал все доступное описанное на сайте производителя, в инструкциях от приборов и отличных видеоматериалах от компании, о чем выражаю благодарность. Все очень доступно и информативно…

Предлагаю обратится опять к теории. В принципе кондуктометрических датчиков уровня заложено условие, при котором измеряемая жидкость условно имеет «постоянную» электропроводность. Есть возможность ступенчато изменять уровень срабатывания по значению предполагаемой электропроводности измеряемой среды для состояния гарантированного перехода дискретного выхода в состояние 1 или 0 когда два электрода погружаются в измеряемую среду. Но после настройки единожды этот показатель не берется в расчет. Косвенно мы измеряем «Уровень» по длине электродов получая информацию на каком участке сейчас находится уровень среды в емкости. Но далее «во времени» информация "не поступает" пользователю до тех пор пока эта пара электродов не «осушится» либо в среду погрузится следующая пара расположенная выше. А на протяжении всего интервала между двумя точками обобщенная информация. Но наша цель получать значение электропроводности среды в нашем случае пусть будет воды.
Обращаемся к теории электропроводности и что мы видим.

Электропроводность W=L/S(C*E)

Где С-концентрация ионов; Е-подвижность ионов; L- расстояние между электродами; S-площадь электродов и электропроводность водного раствора обратно пропорциональна расстоянию L между электродами кондуктометрической ячейки и прямо пропорциональна площади S самих электродов

Так значит если мы константой сделаем не измеряемую жидкость как в случае с "БКК и др.", а постоянным будет размер электродов (L/S вот эту часть формулы) то значение электропроводности будет прямо пропорционально зависеть от подвижности ионов(температура) и концентрации ионов(солесодержание) все вместе = сопротивление. И самое главное отличие от работы с "БКК" электроды всей своей площадью должны постоянно при измерении быть погружены в воду. Наличие пузырей воздуха, загрязнений на электроде, изменение геометрических размеров будет изменять константу и потребует повторной калибровки ячейки.

Компанией Овен используются электроды диаметром 3 мм для кондуктометрических уровнемеров. При желании можно приблизительно добиться определенных соотношений расстояния и площади и получить соотношение допустим 2.0, 1.0, 0.1 или др. этакий множитель или делитель сигнала согласно формуле и принято это соотношение называть константа кондуктометрической ячейки. Как константа ячейки влияет на диапазон измерения, точность "в рабочем диапазоне" рассмотрим и исследуем на примере ПР200х8 чуть позже

В приведенной выше формуле есть один фактор Е - подвижность ионов и далее я подытожил что это(температура). Есть общеизвестная зависимость роста электропроводности с ростом температуры воды так как уменьшается вязкость. Во многих кондуктометрических ячейках встроен температурный датчик для съема температуры в точке измерения. Это необходимо для приведения всех измерений к одной "опорной" или "базовой" температуре. Чтобы пользователь как я в монгольских степях мог сравниться с пользователем в любой точке мира не выясняя с какой температуры была среда в процессе измерения. Так как допустим для воды повышение температуры на 1 градус дает примерно прирост электропроводности на 2% так же и снижение в связи с охлаждением уменьшает электропроводность на 2 процента. Для того чтобы можно было сравнивать, строить тренды, обмениваться информацией есть несколько опорных температур для расчета компенсации. Самая распространенная по моей информации 25 градусов(может кто то меня переубедит что 20 или др.). В ПР200х8 есть возможность установить температурную компенсацию к температуре 25,20,18 градусов и несколько нелинейных алгоритмов компенсации для чистой воды. Можно ее отключить вообще. Можно создать свой макрос с нелинейной температурной компенсацией. Если в процессе эксперимента выбрать температуру близкую к опорной то компенсацией можно пренебречь. А вообще можно подсоединить внешний температурный датчик и воспользоваться функционалом можно попробовать два эти варианта и оценить разницу.

С теорией вроде закончили. Надо переходить к практике.
Берем кондуктометрический датчик например ДС.ПВТ.4, изготавливаем несколько вариантов длин и диаметров электродов чтобы получить различные константы ячеек. Проводим эксперимент в паре с эталонным кондуктометром и модельными жидкостями(вода) различной степени очистки (уровнем УЭП удельной электропроводности). В идеале конечно чтобы электроды были цельными и вварены в диэлектрик но для определения размера как "прототип" подойдет. Мной будут применяться гильзы с внутренним диаметром 3мм из толстостенной нержавеющей трубки для систем распределения технических газов под давлением и болтовое крепление гильзы в резьбу М3.

[Рогов Алексей]

Добрый день!

А как же ионный состав электролита учитывать? это же самое интересное в этой теме. Или нет?
Из учебника :"При относительно малых концентрациях возрастание удельной электропроводности связано с повышением числа ионов в растворе. Однако, после достижения максимальных величин электропроводность начинает снижаться. В этом случае проявляется фактор снижения скорости движения ионов." Как не проспать момент перехода из состояния насыщения в момент сверхконцентрации, ведь проводимость будет таже что и в слабом растворе. По фронту и спаду? Если у Вас есть кислота, азотная, например, это можно увидеть

[По самые по...]

Добрый день!

А как же ионный состав электролита учитывать? это же самое интересное в этой теме. Или нет?
...

Опуститесь уж на землю.. Прибор измеряет "электропроводность" жидкой среды. Точка.
Чистота (мутность), питьевые качества, содержание тех или иных химсоединений и бактерий в воде прибором НЕ МЕРЯЕТСЯ. Использовать для оценки качества очищенной воды показания прибора - НЕЛЬЗЯ!

[dreambelarus]

Продолжу свои изыскания по теме топика измерение электропроводности с применением ПР200х8

Пока готовятся кондуктометрические ячейки и растворы
Хотел бы у производителя уточнить избитый и часто задаваемый вопрос быть или не быть средством измерения ПР200х8. Читаю на страницах форума вопросы ...Будет ли такой то прибор зарегистрирован как Си и ответы нет потому-то… Программируемые реле не относятся к средствам измерения… В документации к ПР200х8 заявлен такой параметр

«Предел основной приведенной погрешности ±1,5 %».

2023-07-06_11-03-45 (2).png

Чтобы проверить соответствует ли заявленная погрешность должен применяться эталонный кондуктометр на порядок точнее и должна быть методика. В принципе подойдет я так понимаю методика поверки в части п.7.3 Определение основной погрешности методом прямого сличения результатов измерения УЭП одних и тех же контрольных(модельных)растворов при использовании эталонного кондуктометра.

Вопрос эта погрешность заявляется на первичный преобразователь в ПР200х8 я правильно понимаю? В связке с кондуктометрической ячейкой и на модельных растворах погрешность не определялась? Если можно ссылочку личным сообщением на методику по какой работали при ее определении.

Хочу высказать свое мнение. Если прибор не панируется заявлять, как СИ рекомендую данный пункт из паспорта ПР200х8 исключить как класс, чтобы не дразнить местных метрологов.

[dreambelarus]

Добрый день!

А как же ионный состав электролита учитывать? это же самое интересное в этой теме. Или нет?

Доброго дня Алексей. Описанный вами метод используется в практике кондуктометрического титрования. Вроде одинаково называется но это отдельная часть аналитической химии...довольно интересная но немного не наша тема. Там и графики титрования, изломы, снижение...эх напомнили молодость...Вы с этой темой знакомы???

2023-07-06_17-35-40.png

Мы сейчас о другом разделе аналитической химии Метод прямой кондуктометрии. Метод прямой кондуктометрии применяют для измерения общей насыщенности растворов , поскольку получаемый аналитический сигнал не селективный, как правило слабый электролит, коим и будет являться наш подопытный "вода" УЭП раствора - величина additivus «прибавляемая», исчисляемая наличием и суммой всех ионов в водном растворе. В этом и плюс метода что никого не упустили из ионов участвующих в диссоциации (к сожаленю есть и не участвующие...об этом отдельно напишу). Пропорционально увеличению концентрации растворенного вещества у слабых электролитов увеличивается количество переносчиков заряда – ионов. Это я вам из своей дипломной откапал

[dreambelarus]

Продолжу свои изыскания по теме топика измерение электропроводности с применением ПР200х8

Родилась идея отобразить схематически принцип измерения через ПР200х8 уровня жидкости и уровня УЭП в чем схожесть и в чем различие методов.


Сравнение методов 3.jpg


Вопрос если компания долгие годы развивала первый вариант, почему бы не испробовать ей второй...ведь все технически готово)))...

Для тестирования кондуктометрического входа ПР200х8 и кондуктометрической ячейки( в нашем случае «прототипа» потом будем подключать ячейки промышленного исполнения) как единого целого необходимо:
1) Кондуктометр калиброванный на стандарте электропроводности в нашем случае с относительной погрешностью на порядок меньше чем заявлена в ПР200х8(1,5%) выбираем Seven2Go_pro от МТ, точность измерений УЭП, % — ±0,5 (в 3 раза точнее) c отключенной функцией автоматической температурной компенсации;
2) Подключить саму кондуктометрическую ячейку поводами по схеме двухпроводного соединения к входам CI, подключить само ПР200х8 к питанию и прогреть желательно не менее 30 минут;
3) Подготовить объем обессоленной воды и объем питьевой воды для моделирования растворов в виде контрольных точек электропроводности. Предлагаю смоделировать растворы с шагом 50мкСм в диапазоне от 10 до 1000мкСм;
4) Подготовить удобную не металлическую, чистую емкость(стекло, пластик) позволяющую разместить на незначительном удалении друг от друга эталонную и испытуемую ячейку с полным погружением в модельный раствор «рабочей частью». Приспособление для равномерного перемешивания раствора(у меня пластиковый шприц-ручка);
5) Подготовить отображение значений на приборе. Значение электропроводности можно просматривать через системное меню ALT=>Входы/Аналоговые/Состояние и выбрать подключенный к ячейке вход CI 1-4. Мной для наглядности выполнена простейшая прошивка для ПР200х8 вывод на экран значения УЭП с кондуктометрического входа и второй строкой его преобразованная через функцию в сопротивление кОм ( 1/УЭП*1000). Значение константы кондуктометрической ячейки корректируется через системное меню ALT=>Входы/Аналоговые/Кондуктометрия/Конст.ячейки выбрать нужный вход и нажав SEL стрелками меняем значение. Как установить значения у «прототипа» не зная заявленной константы покажу и расскажу непосредственно в начале калибровки. Отключить в ПР200х8 режим автоматической температурной компенсации ALT=>Входы/Аналоговые/Кондуктометрия/Нормировка/Метод/установить "нет".
6) Элементы фиксации значений. Предлагаю фото фиксацию «единым кадром» значений на панели ПР200х8 и расположенного рядом экрана эталонного кондуктометра.
7) В случае если бы кондуктометрическая ячейка эксплуатировалась необходимо осмотреть и в случае видимых отложений на электродах их необходимо удалить.
Пожалуй все. Если что-то вспомню допишу в этот пост.

2023-07-04_13-52-53.png 2023-07-04_13-49-43.png 2023-07-07_00-07-15 (2).png

[dreambelarus]

Продолжу свои изыскания по теме топика измерение электропроводности с применением ПР200х8

Пока готовятся ячейки и все необходимое для тестирования и калибровки
Хотел бы показать как оформляются результаты калибровки "у них"... компанией входящей в сертификационную ассоциацию «TUV Cert». Такой же подход предлагается и ГОСТ 8.292 путем моделированием n-го количества контрольных точек в диапазоне измерения кондуктометрической ячейки. Так что движемся в верном направлении

Первый сертификат как раз под первый "диапазон" ПР200х8 0-2000мкСм ( 0-2мС). При калибровке выбрано 10 точек в диапазоне измерения и отражены результаты измерений. Кондуктометрический датчик с первичным преобразователем на борту.

2023-07-07_07-27-04.png

Второй сертификат на кондуктометрический датчик (с первичным преобразователем на борту) для очищенной воды, пермеата обратного осмоса. Заявленный диапазон в сертификате 0-20мкСм( хотя сам датчик 0-50мкСм...странно). При калибровке выбрано 9 точек в диапазоне измерения и отражены результаты измерений.

2023-07-07_07-27-04.png

И предлагаю для общего понимания может кому то будет интересно Диаграмма подбора размера постоянной константы кондуктометрических ячеек от известного производителя в том числе кондуктометрических датчиков. И вот тут наверно наступило время поговорить про определение "диапазон" ... в том числе применительно к ПР200х8

2023-07-07_08-02-23.png