Хронопотенциометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИИРЕСПУБЛИК А НИ з И о ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП"И ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) В.В.Гадицкий и Е.П.Крацберг . (71) Специальное конструкторско- технологическое бюро по конструированию оборудования и приборов для очистки промышленных сточных вод"Казмеханобр"(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 426179, кл. С 01 Я 27/26, 1967.2. Авторское свидетельство СССР Р 344341, кл, 6 01 Н 27/26, 1965.3. Маковецкий Л.Л., Галинкер Э.В. Гороновский И.Т. Хронопотенциометр. - "Заводская лаборатория, 1979, Р 7, с,607-609 (прототип).(54)(57) ХРОНОПОТЕНЦИОМЕТР, содержащий электрохимическую ячейку, соеди" ненную с первым выходом гальваностата и входом усилителя, реле времени, вход которого связан с выходом первого блока задержки, а два выхода соединены с гальваностатом, причем один выход подсоединен к первому входу гальваностата непосредственно, а другой подсоединен к второму входу галь-,ваностата через второй блок. задержки и регистратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерения, он снабжен аналоговым запоминающим устройством, компаратором, адатчиком напряжения, интеграторомвычитающим устройством, причемпорные входы аналогового запоминающего устройства и компаратора соединены с эадатчиком напряжения, а информационные входы - с выходом усФ." лителя,.первый выход компаратора соединен с управляющим входом интегратора, который связан по своему интегрирующему входу с вторым выходом . гальваностата, при этом выход ана- Е логового запоминающего устройства соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого связан с выходом интегратора, а,вы" ход - с регистратором, причем управляющий вход аналогового запоминаю- Я щего устройства соединен с дополни тельным выходом второго блока эадерж ки, а второй выход компаратора подключен к входу первого блока эа" дыржки.(2) ср =Чо Сс,Оо - общая вел 55 где 60 65 Изобретение относится к измерительной технике, предназначено дляэлектрохимического анализа растнорони может быть применено в леталлургической, радиотехнической и другихотраслях промышленности.знестно устройство для автоматического электрохимического количественного анализа многокомпонентных растворов, содержащее термостатированную электролитическую ячейку,блок фиксации потенциалов и измеренивремени растнорения, гальваностат,датчик времени осаждения, блок упранления, пересчетный блок., регистратори сканирующий блок 1,Известно также устройство для автоматического количественного определения веществ н растворах, содержащее электронный блок, источникстабилизированного питания, термостатированную электролизную ячейку,узел фиксации и контроля потенциалон, блок задания и измерения времени, программирующий блок и регистратор 2,Недостатками известных устройствявляются малая чувствительность ибольшая погрешность анализа из-заотсутствия компенсации емкостноготока,Наиболее близким к.предлагаемомуявляется хронопотенциометр, содержащий электрохимическую ячейку,соединенную с первым выходом гальванстата и входом усилителя, реле времени, вход которого связан с выходомпервого блока. задержки, а два выходасоединены с гальваностатом, причемодин выход подсоединен к первомувходу гальваностата непосредственно, а другой подсоединен к второмувходу гальваностата через второйблок задержки и регистратор. Устройство содержит также блок определенияточек перегиба, состоящий из дифференцирующего усилителя и пороговогоустройства, и программное устройство.Принцип работы прототипа основанна измерении потенциала электродаэлектрохимической ячейки н процессеанодного и катодного осаждения сучетом инерционных факторов 3.Недостатками такого устройстваявляются повышенные значения погрешности и малая чувствительность измерения, что объясняется отсутствиемкомпенсации емкостного тока, связанного с перезарядкой двойного .слоя.Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что хронопотенциометр, содержащий электрохимическую ячейку, соединенную с первым выходом гальваностата и входом усилителя, реле времени, вход которого связан с выходом первого блока задержки, а двавыхбда соединены с гальваностатом,причем один выход подсоединен кпервбму входу гальваностата непосредственно, а другой подсоединенк второму входу гальваностата черезнторой блок задержки и регистратор,снабжен аналоговым запоминающимустройством, компаратором, задатчиком, напряжения, интегратором и 0 вычитающим устройством, причем опорные входы аналогового запоминающего устройства и компаратора соединеныс задатчиком напряжения, а информационные входы - с выходомусилителя, первый выход компаратора соединен с управляющим входом интегратора, который связан по своему интегрирующему входу с вторым выходом гальваностата, при этол выход аналогового запоминающего устройства соединен с первым входом вычитающего устройства, нторой входкоторого связан с выходом интегратора, а выход - с регистратором, причем управляющий вход аналогового запоминающего устройства соединен с дополнительным выходом второго блока задержки, а второй выход компаратора подключен к входу первого блока задержки.Принцип действия хронопотенциометра основан на компенсации емкостной составляющей тока, связанного с перезарядкой двойного слоя.Величина заряда Ц, требуемая для перезарядки двойного электрического слоя, за время протекания электрохимической реакции, определяется уравнением емкость двойного электрического слояЬЧ - изменение потенциала рабочего электрода за время протекания электрохимической реакции.Заряд Яр , затрачиваемый непосредственно на реакцию электроактивного вещества на поверхности рабочего электрода, определяется соот- ношением ичина заряда,прошедшего через ячейку за время протекания электрохимической реакции.Поскольку емкость двойного электрического слоя для данного электрода величина постоянная, то изменение потенциала рабочего электрода за время протекания электрохимической реакции можно испольэовать для компенсации емкостной состанлярщей.10 б 5759 25 Фис. Р На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - график временной зависимости потенциала рабочего электрода.Устройство содержит электрохимическую ячейку 1, гальваностат 2, 5 задатчик 3 напряжения, усилитель 4, первый блок 5 задержки, аналоговое запоминающее устройство б, компаратор 7, реше 8 времени, регистратор 9, вычитающее устройство 10, ин.0 тегратор 11, второй блок 12 задержки.Устройство работает следующим образом.По команде с блока 5 задержки включается реле 8 времени. Одновре менно включается гальваностат 2, начинается цикл катодного осаждения. После окончания установленного заранее интервала реле 8 времени отключает гальваностат от электрохими-, ческой ячейки 1 и подает сигнал на включение блока задержки. Через некоторое время, необходимое для остановки вращения рабочего электрода, успокоения раствора и установ-ления равновесного потенциала, блок .12 задержки подает управляющий сигнал на фиксирование потенциала рабо" чего электрода аналоговым запоминаю-щим устройством относительнонапряжения с выхода задатчика 3 т.е. фик- ЗО сируетсяд и включает гальваностат 2, выходной сигнал которого реверсируется, начинается цикл анодного раст-. ворения. При этом с выхода интегра- . .тора формируется сигнал, величина 35 которого прямо пропорциональна заряду, прошедшему через ячейку за время ,протекания электрохимической реак 1 ции. Величина потенциала рабочего электрода усиливается блоком 4.При равенстве напряжения с выхода усилителя 4 и задатчика 3 срабатывает компаратор 7. Величина потенциала эадатчика устанавливается заранее с таким расчетом, чтобы растворение анализируемого элемента с поверхности рабочего электрода полностью закончилось. Компаратор включает блок 5 задержки и отключает интегратор. Формирование напряжения на интеграторе прекращается и напряжение поступает на первый вход вычитающего устройства. На второй вход поступает напряжение прямо пропорциональное заряду,. затраченному на перезарядку двойного электрического слоя с выхода аналогового запоминающего устройства б.С выхода вычитающего устройства напряжение, пропорциональное заряду, затраченному непосредственно на реакцию электроактивного вещества на поверхности рабочего электрода, поступает на регистратор. Таким образом, регистратором фиксируется концентрация определяемых ионов с учетом компенсации емкостного тока.Через некоторое время, необходимое для фиксации результатов измерения и регенерации рабочего электрода, блок 5 задержки включает реле 8 времени и цикл измерения повторяется.По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет уменьшить мультипликативную погрешность более чем в три раза и на порядок повысить чувствительность измерения.1065759 т 34 ака филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель И.РогальН,Беэродная Техред А. Ач/45 Тираж 828 По ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. ректор М.Демчписное