Хронопотенциометр

(57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для электрохимического определения микропримесей в различных материалах, Целью изобретения является повьппение чувствительности и экспрессности определения Устройство содержит регистратор, три запоминающихустройства, двигатель для вращенияиндикаторного электрода, сумматор,задатчик напряжения, вычислительноеустройство, электрохимическую ячейусилитель, компаратор, интегратор,гальваностат, восьразрядный рег 1 стрсдвига, два элемента Н 1, реле времени, блок формирования экспоненты изадатчик тока, устройство позволяетисключить влияние кислорода и уменьшить ток фона, 1 ил,(21)(46 4196520,02 ) 23,10 ) Специ логическ 89, Бюлальное е бюро онструктор ско-техпо конструированиборов для очисткиых вод Казмехаоборудова промышлен ия .и пр х сточ нобр(72) В,В,Гад (53) 543.253 , (56) Захаров циометрияФабер цкии и 088.8) М,С, и М,: Хи Ж Э Хронопотен 1978, с. 199 др ия, тро имиче ски ер, 1985,Трэмбек Дметоды аналис, 450-461,-М,: Ми ек ель 9 реть ьвановьп"блок и атчик вхо- ьваодин м бло- третий нопотенциоХронопоратор 1, иство 2, двкаторный э тран цио регист- устройй индидержит вое за омн ающе евращающ второе за умматор 5 еть14 гате оминаюз адатектрод,тво 4,ее устро ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для электрохимического определения микропримесей в различных материалах,Целью изобретения является повышение экспрессности определения путемкомпенсации влияния растворенногокислорода, а также дальнейшего снижения фоновых токов,На чертеже представлена схема хрочик 6, вычитающее устроиство 7 трохимическую ячейку 8, усилит компаратор 10, интегратор запоминающее устроство 12, гал стат 13, регистр 14 сдвига, пер элемент ИЛИ 15, реле 16 време 17 формирования экспоненты, зад 18 тока, второй элемент ИЛИ 19Электрохимическая ячейка 8 с иена через усилитель 9 с первым хом компаратора 10, а через гал ностат 13 с задатчиком 18 тока вход которого соединен с выход ка 17 формирования экспоненты, вход соединен с его входом и т ми и седьмьм выходами регистра сдвига, четвертьп выход соединечетвертым и восьмым выходами регистра 14 сдвига, Второй вход компаратора 10 соединен с выходом сумматора 5,первый вход которого через второезапоминающее устройство 4 связан свыходом усилителя 9, а второй вход -с задатчиком 6 напряженияОдин выход компаратора 10 соединен со счетным входом регистра 14 сдвига, авторой - с управляющим входом интегратора 11, выход которого соединенкак непосредственно с вычитающим устройством 7, так и через запомин 1 ющееустройство 12Вычитащее устройство 7 через первое запоминающее устройство 2 соединено с регистратором 1, Выходы регистра 14 сдвига соединены с реле 16времени, элементами ИЛИ 15 и 19, суправляющими входами запоминающихустройств 2, 4 и 12 и интегратора 11,а также с блоком 17 формирования экспоненты и двигателем 3, вал которогожестко соединен с индикаторным электродом электрохимической ячейки 8,Принцип действия хронопотенциометра основан на инверсионном хронопотенциометрическом (ИХП) методе,Циклограмма работы устройствавключает подготовительный и измерительньп циклы, каждь 1 й из которых состоит из четырех стадий: катодногоэл ектроо саждения, успокоения р аст вора, анодного электрорастворения, регенерации индикаторного электрода,Подготовительный цикл служит длянахождения и учета фонового сигнала,Подготовительный цикл включает всеоперации метода ИХП, с той лишь разницей, что длительность катодногоосаждения в подготовительном циклесоставляет 1-27. от длительности осаждения в измерительном цикле, Такоевремя необходимо для катодной поляризации индикаторного электрода, Застоль малый промежуток времени выделением анализируемого металла наиндикаторном электроде можно пренебречь, В этом случае в анодной стадиификсируется только фоновый сигнал,который вычитается впоследствии изаналитического сигнала, определяемогов измерительном цикле,Хронопотенциометр позволяет исключить влияние на определение растворенного кислорода и других окислителей, а также снизить уровень фонового тока, Исключение влияния раст 1 О 15 20 25 3540 45 50 55 30 воренного кислорода и других окислителей осуществляется за счет заданияв период успокоения раствора катодного тока, равного по величине токуокисления, который в период успокоения изменяется по экспопенциальномузакону, Величина компенсационного тока и форма экспоненты задается исходя из максимального количества окислителей в растворе, При уменьшенииколичества окислителей в стадии успокоения подготовительного цикла на индикаторном электроде выделяется некоторое малое количество анализируемогометалла, Однако это не отражается нарезультате анализа, поскольку такоеже количество металла выделяется встадии успокоения измерительного цикла (ток и время успокоения в подготовительном и измерительных циклаходинаковы) и, следовательно, компенсируются устройством, В результатеустранения потерь анализируемого металла с индикаторного электрода влияние окислителей на анализ исключается,Ксмпенсация фоновых токов достигается за счет использования совершенно индентичных поляризационных токовпри проведении всех стадий метода ИХПи прежде всего стадии успокоения вподготовительном и измерительном циклах, Различия в поляризации электродав стадии успокоения в подготовительном и измерительном циклах, связанныес тем, что электрод в подготовительном цикле не покрывается металлом,устраняются путем обеспеченияидентичности ширины хронопотенциограммы (разность потенциалов электрода вначале и конце стадии растворения) вподготовительном и измерительном цик"лах,Работа устройства начинается с проведения подготовительного цикла, Покоманде регистра 14 сдвига через элемент ИЛИ 15 включается реле 16 времени, которое формирует длительностьстадии регенерации, Через элементИЛИ 15 поступает сигнал на первыйвход задатчика 18 тока и, соответственно, на выходе гальваностата 13 формируется ток регенерации электрода,По окончании стадии регенерации выходной сигнал с реле 16 времени поступает на счетный вход регистра 14сдвига, который переводит реле 16времени в режим осажденияЧерез элемент ИЛИ 19 включается второй вход15169 задатчика 18 тока и гальваностат 13 переводится в режим осаждения, Одновременно включается двигатель 3, вращающий индикаторный электрод, Череэ некоторое время (2-3 с), необходимое5 на катодную поляризацию индикаторного электрода и стабипизацию гидродинамических условий перемешивания раствора, реле 16 времени подает сигнал на счетный вход регистра 14 сдвига, начинается успокоение раствора, Двигатель 3 останавливается, с выхода блока 17 формируется экспоненциально изменяющийся сигнал, который отрабаты вается гальваностатом 13Блок 17 представляет собой КС-цепь, причем конденсатор предварительно заряжается до определенной величины, а по команде с регистра 14 сдвига начинается 20 разряд конденсатора через резистор, Подбором величины КС устанавливается необходимая форма экспоненты, В период всего измерения значение потенциала индикаторного электрода поступает 25 на усипитель 9, После успокоенияраствора (20-40 с) регистр 14 сдвига подает сигнал на управляющий вход второго запоминающего устройства 4 для фиксации напряжения с выхода уси лителя 9, через задатчик 18 тока переводит гальваностат в анодный режим и осуществляет пуск интегратора 11При этом с выхода интегратора Формируется напряжение, пропорциональное фоновому сигналу, Напряжение с выхода ,второго запоминающего устройства поступает на первый вход сумматора 5, на второй вход которого поступает напряжение с задатчика 6, С выхода 40 сумматора 5 напряжение поступает на второй вход компаратора 10, на первый вход которого поступает напряжение с выхода усилителя, При равенстве напряжений с выхода усипителя и суммато ра компаратор 10 срабатывает, Последнии прекращает интегрирование интегратора 11 и подает сигнал на счетный вход регистра 14 сдвига, который с пятого выхода через элемент ИЛИ 15 и 50 задатчик 18 тока переводит гальваностат 13 в режим регенерации, при этом третье запоминающее устройство 12 фиксирует напряжение с выхода интегратора 11, Таким образом учитывается и фиксируется фоновый сигнал, По истечении периода регенерации регистр 14 сдвига сбрасывает показания интегратора, включает реле времени в режим 32 6осаждения, начинается измерительныйцикл, Дпительность стадии осаждениясоставляет 200-300 с, Остальные стадии измерительного цикла индентичныподготовительному циклу, Причем поокончании анодной стадии измерительного цикла напряжение с выхода интегратора 1 поступает на первый входвычитающего устройства 7, из этогонапряжение вычитается напряжением,которое поступает на второй вход вычитающего устройства 7 с выхода третьего запоминающего устройства, т,е,осуществляется компенсация фоновогосигнала, Выходное напряжение с выхода вычитающего устройства 7 по команде с регистра сдвига фиксируется первым запоминающим устройством 2 доследукзцего цикла измерения, Содержание анализируемого металла (в мг/л)отображается регистратором 1,Пр изменение предлагаемого устройства повышает чувствительность определения микропримесей и экспрессность анализа,Формула изобретенияХронопотенциометр, содержащий электрохимическую ячейку, усилителт. компаратор, гальваностат, интегратор, регистратор, первое запоминающее устройство, задатчик напряжения, реле времени, вычитакнцее устройство и двигатель для вращения индикаторного электрода электрохимической ячейки, в котором выход электрохимической ячейки соединен через усипитель с первым входом компаратора, ее управляющий вход - с выходом гальваностата, первый вход интегратора соединен с первым выходом компаратора, а вход регистратора соединен с выходом первого запоминающего устройства, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения экспрессности определения, в хронопотенциометр дополнительно введены блок формирования экспоненты, задатчик тока, второе и третье запоминающие устройства, сумматор, два элемента ИЛИ и весьмиразрядный регистр сдвига, причем его первый выход соединен с управляющим входом первого запоминающего устройства и через первый вход первого элемента ИЛИ - с первыми входами реле времени и задатчика тока, его второй выход соединен7 1516932 в Составитель Р, Салихджанова Техред Л.Олийнык Корректор М,Шароши Редактор Н,Бобкова Заказ 6384/46 Тираж 789 Подписное ВНИИП 11 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 с вторым входом реле времени ц с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами задатчика тока ц интегратора и входом двцгателя для вращеня индикаторногоэлектрода, третий и четвертый вьходырегистра сдвига соединены с третьимивходами реле времени ц задатчцка тока, управляющим входом второго запом нающего устройства, а через блок 1 ормирования экспоненты - с четвертымвходом задатчцка тока, пятый и вестойвыходы регистра сдвига соединены спятым входом задатчцка тока и третьим 15входом интегратора, седьмой выход регистра сдвига соедцен с вторым цходом первого элемента ИЛИ и первым входом третьего запоминающего устройства,восьмой выход регистра сдвига соединен с четвертым входом реле времени1 ц вторым входом второго элемента ИЛИ,ход регистра сдвига соединен с выходом реле времени ц вторым выходомкомпаратора, выход эадатчика токасоедццец с входом гальваностата, информаоний вход второго запоминающего устройства связан с выходом усилителя, а выход второго запоминающегоустройства связан с первым входомсумматора, второй вход которого соедццен с задатчиком напряжения, выходсумматора соединен с вторым входомкомцаратора, при этом выход интегратора соединен с вычитающим устройством ц вторым входом третьего запоминающего устройства, связанного выходом с вторым входом вычитающего устройства, выход которого подключен кцормационному входу первого запомни ающего устройства.