Springen naar inhoud

Inductieve geleidbaarheidsmeting


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 maart 2008 - 09:17

Hallo,

Ik begrijp de werking van een inductieve geleidbaarheidsmeting niet.
In de specificaties van zo een meter staat het volgende:
Measurement Principle
Unlike 2- or 4-electrode conductivity systems, the EXA ISC402G analyses the conductivity without any contact between electrodes and process fluid. The measurement is based on inductive coupling of 2 ring transformers (toroids) by the liquid.
The EXA ISC402G supplies a reference voltage (V1) at a high frequency to the ”drive coil”. The core of this coil is of a high
permeability magnetic material, and a strong magnetic field is generated in the toroid.
The liquid passes through the hole in the toroid and can be considered as a ”one turn” secondary winding.
The magnetic field induces a voltage (V2) in this liquid winding. The induced current thus made to flow is proportional to this
voltage and the conductance of the liquid ”one turn winding” is according to Ohm’s law.
The conductance (G=1/R) is proportional to the specific conductivity and a constant factor that is determined by the
geometry of the sensor (length divided by surface area of the hole in the toroid) and the installation of the sensor.
There are 2 toroids mounted in the ”doughnut shaped sensor. The liquid also flows through the second toroid and therefore the liquid turn can be considered as a primary winding of the second ring transformer. The current in the liquid will create a magnetic field in the second toroid. The induced voltage (V3) being the result of this magnetic field can be measured as an output. The output voltage of this ”receive coil” is therefore proportional to the specific conductivity of the process liquid.

Hier op bladzijde 2 staat er ook een (schematisch) plaatje van. Het gaat dus in totaal om 1 ring die in de oplossing gestopt wordt.

Ik begrijp dat als er een wisselspanning over de eerste toroid wordt gezet dat er een wisselend magnetisch veld door de kern van de eerste toroid loopt. Binnen de kern is geen magnetisch veld. Hoe kan het magnetisch veld dan toch iets doen met de vloeistof? (die stroomt door het gat in de ring)

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 maart 2008 - 17:31

De vloeistof kun je zien als een geleider. Die wordt omgeven door het magnetisch veld van de eerste spoel, en induceert op zijn beurt een magnetisch veld in de kern van de tweede spoel.
Dat is toch hetzelfde wat in een gewone transformator gebeurt? Daar omvatten het magneetveld en de stroomkring elkaar ook, zonder elkaar fysiek te raken.

#3

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 maart 2008 - 18:33

Vanwege de vorm (torus) komt er (theoretisch) geen magnetisch veld in de vloeistof volgens mij.
Het magnetisch veld loopt door de torus. Erbinnen en erbuiten zou geen magnetisch veld zijn (ook niet binnen de ring)
Toch is er blijkbaar interactie tussen het magnetisch veld en de vloeistof, maar dat zie ik dus niet.

#4

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 30 maart 2008 - 23:15

Dat zeg ik, het magneetveld loopt om de vloeistof heen. Net als bij een transformator. Daar loopt de bulk van de magnetische veldlijnen door het ijzer, en niet door de koperen draden. Maar de veldlijnen omsluiten de stroomwikkeling, en de stroomwikkeling omsluit de veldlijnen. Dat is het mysterie van de magnetische inductie, ze raken elkaar niet, maar doordat ze elkaar omvatten beïnvloeden ze elkaar.

#5

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 maart 2008 - 07:10

Zoals ik het begrijp: (of eigenlijk dus niet begrijp)

Een gewone transformator: Transformator
Werking:
De stroom door de windingen van een spoel wekt een magnetisch veld op door de spoel. Dit veld blijft in de kern omdat deze een hoge magnetische permeabiliteit heeft. Het magnetische veld gaat door de 2e spoel.
Als je dit doet met wisselstroom in de eerste spoel dan verandert het magnetische veld door de 2e spoel en ontstaat er een (inductie)spanning over de 2e spoel.

Nu bij de torus. Het magnetisch veld blijft in de torus. Er is dus geen magnetisch veld door de 2e spoel en ook niet door de vloeistof --> geen inductiespanning.

Zie je mijn probleem?

#6

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 31 maart 2008 - 16:39

Er is dus geen magnetisch veld door de 2e spoel en ook niet door de vloeistof --> geen inductiespanning.
Zie je mijn probleem?

De vloeistof vormt toch een gesloten elektrische kring die door beide torussen loopt?
Feitelijk zijn het 2 transformatoren achter elkaar. De wikkeling van de eerste torus is de primaire. De vloeistof is de secundaire van de eerste torus, maar tegelijk de primaire wikkeling van de tweede torus. En de draadwikkeling van de tweede torus is daarvan weer de secundaire.
Staat toch allemaal zo in die webpagina waar je oorspronkelijk naar linkte.

#7

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 maart 2008 - 18:29

Als het een rechte spoel was, waardoorheen de vloeistof loopt, dan snap ik dat er een magnetisch veld door de vloeistof gaat. Bij de volgende spoel wordt dan een spanning geinduceerd (als het magnetisch veld wisselend is)
Maar er gaat nu toch geen magnetisch veld door de vloeistof? de ringvormige spoel is dicht. (met een rond gat in het midden, maar er gaat geen vloeistof DOOR de windingen van de spoel.

Ik zou het snappen als de vloeistof DOOR de windingen liep, dan zou de vloeistof "de magnetische veldlijnen geleiden"
Maar aangezien de magnetische veldlijnen nooit in de vloeistof terecht komen...

(bedankt voor je geduld :D )

#8

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 31 maart 2008 - 21:32

Hoe wou je de vloeistof dan door de windingen laten lopen? Ik snap intussen waar je probleem zit, maar dit is toch zo'n geval van: het kwartje moet vallen. Het is echt niet anders dan een gewone transformator.

En inderdaad, ik ben heel geduldig (soms).

#9

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 april 2008 - 07:27

2 vragen
1.Ben je het met me eens dat er een magnetisch veld door de vloeistof moet lopen om inductie te krijgen bij de 2e spoel?
2. Ben je het met me eens dat er nu geen magnetisch veld door de vloeistof loopt?

#10

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 01 april 2008 - 12:03

1 nee
2 ja

Waarom wil je dat er een magneetveld door de vloeistof loopt? Er loopt stroom door de vloeistof. De vloeistof is de secundaire wikkeling van de eerste torus, en de primaire wikkeling van de tweede torus.

Nogmaals: bij magnetische inductie heb je twee circuits die elkaar omarmen, een elektrisch circuit en een magnetisch circuit. Die hoeven elkaar niet noodzakelijkerwijs te raken, ze hoeven alleen door elkaars lus te lopen, als schakels in een ketting.

Nog een keer alles op een rij. Er zijn 2 trafos, bij elk loopt het magneetveld in een torus.

Het begint met de draadwikkeling op de eerste torus, daar loopt wisselstroom door. Die induceert een magneetveld in de torus, en dat magneetveld induceert een spanning/stroom in het vloeistofcircuit.

Het vloeistofcircuit loopt ook door de tweede torus, dus de stroom in de vloeistof loopt ook door de tweede torus. Die stroom induceert een magneetveld in de tweede torus, en dat magneetveld induceert weer spanning in de draadwikkeling van de tweede torus.

Andere benadering. Stel, je hebt twee transformatoren. Op de primaire van de eerste zet je spanning. De secundaire van de eerste verbind je met de primaire van de tweede, dan komt er ook weer spanning uit de secundaire van de tweede. Eens?
Volgende stap: stel je voor dat de secundaire van de eerste trafo slechts 1 winding is, en de primaire van de tweede trafo ook. Dan heb je dus een draadlus die één keer door de kern van de eerste trafo loopt en één keer door de kern van de tweede trafo. Volg je nog?
Dan de laatste stap: vervang de draadlus door een buis met een geleidende vloeistof, en we zijn er.

Als het nu nog niet overkomt dan geef ik het op. Niet omdat mijn geduld op raakt, maar omdat ik gewoon niet weet hoe ik het nog duidelijker kan maken.

#11

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 april 2008 - 14:09

Ik vond dit plaatje: http://nl.wikipedia....romagnetism.png
Als ik het goed heb wordt dus precies het omgekeerde in de inductieve geleidbaarheidsmeter gebruikt.
--> ipv een stroomvoerende draad die een magnetisch veld om zich heen opwekt,
wekt nu een magnetisch veld om de draad een stroom op door de draad.
(draad=vloeistof)

De elektrische stroom gaat door de vloeistof. Rondom de vloeistof ( :D ) draait een magnetisch veld. Daar waar de vloeistof door de ring van de 2e torus loopt, gaat het magnetisch veld dus door de torus. --> magnetisch veld door de spoel wekt spanning op over de spoel. --> die meten we.

Oftewel: Het kwartje is nu gevallen :P

Bedankt Klazon!

#12

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 01 april 2008 - 17:56

Intussen heb ik nog een plaatje gevonden van een toepassing die hier op lijkt, nl. de stroomtransformator.
Kijk eens hier

Zal misschien ook weer de nodige vragen oproepen, maar dat hoor ik dan wel.

#13

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 april 2008 - 11:58

Bedankt voor de link. Ik heb daar niet direct vragen bij, maar wel over andere zaken:

Het wisselende magnetische veld in torus 1 zorgt voor een wisselend elektrisch veld door de ring van torus 1, ofwel door de vloeistof.
Het elektrische veld geeft een stroom volgens:
v(drift) = mu * E
(driftsnelheid ladingsdrager = mobiliteit * sterkte elektrisch veld)

Dat maakt de stroom een maat voor de mobiliteit van de vloeistof.

De wisselstroom heeft een wisselend magnetisch veld om zich heen, in de 2e toroide wordt dit veld gezien en gaat een wisselstroom door de toroidewindingen lopen.

De driftsnelheid staat in verband met de stroomsterkte. De mobiliteit staat in verband met de samenstelling van oplossing (soort en hoeveelheid ionen).

1) Klopt dit bovenstaande verhaal?

2) Kloppen onderstaande beweringen?
a. Een B-veld wekt geen E-veld op.
b. Een wisselend B-veld wekt een wisselend E-veld op.
c. Een E-veld wekt een B-veld op.
d. Een wisselend E-veld wekt een wisselend B-veld op.
e. In een stroomdraad met gelijkstroom draait het magnetisch veld om de draad.
f. In een stroomdraad met wisselstroom wisselt de richting van het magnetisch veld om de draad.

3) Wat is het verband tussen mobiliteit en elektrische weerstand/geleidbaarheid?

Ik hoop dat het allemaal klopt wat ik zeg.

#14

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6610 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 03 april 2008 - 09:35

Bij het woord mobiliteit ben ik je even kwijt. Wat bedoel je daarmee, en wat is het belang daarvan in dit verband?

Voor de rest zijn je beweringen correct.

#15

Olezgus

    Olezgus


  • >250 berichten
  • 391 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 april 2008 - 10:18

Ik doel daarmee op electron mobility.
Voor vrije elektronen in een elektrisch veld geldt dat de kracht die erop werkt gelijk is aan:
F=q.E
Voor de snelheid geldt dan:
m.a=q.E
voor een klein tijdsinterval geldt dan:
v=q.t /m .E

In een vaste stof geldt dit niet helemaal. De massa moet dan vervangen worden door de effectieve massa.
Het hele zooitje: q.t / m(eff) is mu genoemd: mobiliteit

v(de driftsnelheid van de lading) bepaalt samen met de grootte van de lading de stroomsterkte.

Als ik het zo nog eens bekijk hangt deze snelheid af van de lading van het deeltje en de effectieve massa van het deeltje.
De effectieve massa geeft aan hoe makkelijk/ of moeilijk een deeltje door het materiaal beweegt. (Dit verschilt per materiaal en voor elektronen en gaten in hetzelfde materiaal)

Omdat in het stukje tekst hier niets over gezegd wordt (begrijpelijk), vraag ik me toch af wat het verband dan precies is met I=U*G (wat in de handleiding gezegd wordt)





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures