Способ определения гидростатического давления

.цМИЮЙ,ИЭПП Г, р А ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Крюков П.А. Известия СО АН СССР,Серия химических наук, 1982 гвып. 1, В 2,с.59.Калинина А.Г. Исследование растворовэлектролитов при давлениях 1-7000 кг/смкондуктометрическим методом. Дис, на со.иск, учен; степени к.х. наук. НовосиСирск,1974,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Использование: потенциометрическиеопределения со стеклянными электродами,Изобретение относится к способам определения гидростатического давления с помощью электрохимических датчиков, основанных на использовании зависимоСти. определенных свойств растворов электролитов от давления.Предлагаемый способ измерения дав- ления предназначен для использовайия,в океанографических гидрохимических зондах,Нарядус известными способами измерения давления с помощью механоэлектриче" ских датчиков давления в океанографической аппаратуре для измерения гидростатичесМВО давления находят применение вибрационные и 2в частности определение гидростатического давления с помощью электрохимических (хематронных) датчиков давления, основанных на использоеании зависимости определенных свойств растворов электролитов от давления (в частности рН). Сущность изоСретения: определяют электродвижущую силу злектрохимической ячейки при нормальном давлении в йорской воде и при повышенном давлении йа"глубине, по изменению ЭДС рассчитывают давление моской воды по уравнению Р=Ь ЕР-А-ВТДТ /РТ+С, где Р - давление, МПа; ЛЕР - изменение ЭДС ячейки, равное разнице ЭДС при нормальном давлении и давлении Р; А=98,2065; В -0,683061; С=0,735086; , Я 0-1,18694 10 ; Р=-1,41433 10 з; Т - темпера-: тура на глубине. 1 ил 2 табл. полупроводниковые тензометрические преобразователи давления.Известен способ измерения давления спомощью хематронных-датчиков статического давления, основанный на изменении электропроводности воднцх растворов слабых электролитов в зависимости от давления; способ измерения давления по изменению ЭДС злектрохимической ячейки при движении электролита в ячейке за счет разности давлений., Однако применение изложенных способов измеренйя давления в морской воде и зйц с помощью гатенциометрическогоэойда требует усложнения измерительнойсистемы зонда. Способ измерения не при1756811 А=98,2065;В=0,683061;С=0,735086; Боратный буФерный раствор Отводящийполуэлемент Стекло с Иа+функцией двойной стекляннь й электооеляется Е=- срг +гщ т,е. только внутренне лянного электрод ного буферного рКалибровочны сти величин ЭДС ДС дайной ячейки опре ачков потенциалов 1 й+ 9 Ь+ 9 Ь- Я элиминированияодин тенциалов с учетом сим тельно внутренних и пределяео раствор,вданнамствора,е данныеячейки 1 о ся состояниемдвойного стекслучае - боратмой скЕ= и после ний по отйоси ковых значеметричности луэлементов я зависимо авления пол меним для измерения высоких статических давлений, существующих в океане.Наиболее близким к изобретению является способ измерения давления, осно ванный на изменении электропроводности водных растворов электролитов в зависимости от давления, т,е. в основу которого заложен принцип зависимости свойств раствора электролита от давления, Способ заключается в измерении сопротивления водных растворов слабых электролитов в зависимости от давления.Недостатком кондуктометрического способа измерения давления является его несогласованность с потенциометрической измерительной системой гидрохимического зонда, необходимость введения для него специального измерительного канала и отличие в конструкции кондуктометрического датчика от унифицированных элементов, применяемых в зонде потенциометрических датчиков.Целью изобретения является уйрощение способа измерения гидростатического давления с помощь 1 о гидрохимического зонДа, предназначенного для измерения ЭДС электрохимических ячеек с ионоселективными электродами.Поставленная цель достигается тем, что определяют электродвижущую силу электрохимической ячейки при нормальном давлении в морской воде и при повышенном давлении на глубине; по изменению ЭДС ячейки рассчитывают гидростатическое давление по уравнению:ЬЕр - А - ВТ - ОТ2ЕТ+Сгде Р - давление в МПа;Ер - изменение ЭДС ячейки, равноеЬ ЕР=Е-ЕР. Е 1 - ЭДС в поверхностных слоях при нормальном давлении, Ер -ЭДС при давлении Р на глубине; Отводящий Стекло с Нполуэлемент функцией0=1,1869410Г=-1,41433 10Отличиями предлагаемого способа является определение изменения ЭДС элект рохимической ячейки на глубине вморскойводе по отношению к ЭДС на поверхности.Хотя способ измерения давления по изменению ЭДС известен, однако он применим только для измерения динамических давле ний, а для высоких статических давленийнепригоденНа чертеже прйведека схема электрохимической ячейки.Ячейка сотоит из стеклянных электро дов 1 с натриевой функцией, один из которых заполнен стандартным (боратным) буферным раствором 2, внутри которого помещен стеклянный электрод 3 с водородной функцией с раствором 4 и токоотводящим 20 электродом 5, образующих "двойной" стек-,лянный электрод, и второго стеклянногоэлектрода с натриевой функцией с таким же токоотводящим полуэлементом, как и вэлектроде 3. Внутренние электроды монти-25 руются с помощью пористых пробок 6, отделяющих внутренние водные растворы от силиконового масла 7, служащего вместе с эластичными трубками 8 из пластизоля иотверстиями во фторопластовых деталях 9 30 для передачи давления внутрь электродов.Токоотводящими являются окислительно-восстановительные полуэлементы на основе системы ферро-ферри - йонов (ГеЯО 4 0,05 М; Е 2(304)з 0,025 М) - Рт, 35 Ге /Ге, 0,1 н. НС 3, обладающие малой зависимостью ЭДС от давления и отсутствием гистерезиса по температуре.В качестве электролита в ячейкеиспользуется боратный буферный раствор (0,01 М 40 Иа 2 В 40 у 10 Н 20), для которого влияниедавления на величину рН является наибольшим по сравнению с другими буферными растворами.Величина ЭДС, как функция давления, 45 измеряется в ячейке: Морская во- Стекло с Нада . функцией1756811 5 6учены путем их измерения нэ лабораторной ляется точностью измерения давления, онаустановке, имитирующей глубинные усло- . составляет 0,5 мВ или в единицах рН О,Мвия. Разности величин ЭДС ячейки при нор- - Предлагаемый способ измерения давмальном давлении (Е) и при давлении Р ления может быть йрйменен и посвоему(Ер), отнесенных к одним и тем же зйачбни-" 5 прямому назначению в океанографическойям температурыТ ( Л Ер=(Е -Ер)т. ", . аппаратуре, еСлиуказаннэя выше точностьЗависимость изменения ЭДС (Л Е) ячей- измерения ( .1,5 МПа) достаточна для рещаки 1 для боратного буферного раствора от емых задач.температуры и давления приведена вТаким образом,предлагаемый способтабл 1, 10 измерения гидростатического давления поЗависимость ЭДС (Е 1) ячейки 1 для бо- сравнению с известным".является болеератного буферного раствора от температу- простым, а именйоне"требует введенияры при нормальном давлении приведена в дополнительных каналов и усложнения, табл.2,. : конструкции потенциометрйческого зонда,Полученные экспериментальные дан дает. возможность испбльзовать унифициные аппроксимируются уравнением и-: ,.: . рованные каналы"электроннйх схем гидроЕ 1.аТ+Ь. : . (2) химического зонда путем использования"Коэффициенты этих уравнений (1) под- стеклянных датчиков, аналогичных по конбирают путем минимизации средних квад- струкции датчикам физико-химических паратичных отклонений экспериментальных 20 раметров морской воды, представляющихданных от значений, даваемых интерполя-. собой ионоселектианые электроды.ционным уравнением и равны: А=9 Й 2065; Формула йзобретенияВ=-0,68306; С=0,735; 0=1,187 10; Г=-1,414 х Способ определения гидростэтическогох 10 . Коэффициенты а и Ь уравнения (2) давления, заключающийся в измерениирассчитаны МНК и равны: а=1,202; Ь=ЗЗ,88, 25 электрохимического параметра с последующим определением искомой величины, о тВоспроизводимость величин Ь Ер в па-л и ч а ю щ и й с я тем; что, с целью упрощераллельных опытах при определенной тем- ния сйособа, измеряют электродвижущуюсяпературе на каждой ступени давления не силуячейкипринормальномдавленииипРихуже 0,5 мВ, что соответствует изменению а ЗО повышенном на глубине в водной среде,давлениях, равному 1,5 МПа, Относитель-: после чего определяют велйчину давленияная ошибка измерения давления на глубинепо формуле6000 м составляет 2,5 О. По величине изменения ЭДС ( Ь Ер) давление определяется . Л Е - А - ВТ - ОТпо уравнению (1). : 35 " = РТ + СПроцедура определения давления.заключается в измерениях ЭДС ячейки 1 (Ер) . где Р - давление в МПа;и температуры щ нэ глубине, расчете зна- ЛЕ - .изменение ЭдСячения ЭДС ячейки 1 (Е) при нормальном .Л-эмпирическийкоэффициент,равныйдавлении и глубинной температуре по,урав 98 2065.нению (2) и затем в вычислении искомого В-эмпирический коэффицие,ра ы"-эмпирически коэффициент, равныйдавления (Р) по Ураайению (1) 0 683061Основным назначением и е лагаемогооа назначением предлагаемого С - эмп 1 рический коэффициент, равныйспособа измерения давления является вне 735086сение поправки на давление в значенияр а давление в значения рН 45 р-эмпирический коэффйциент, равныйстандартных буферных растворов, относи,18694,10 з,тельно которых производится измерение Р - эмпи-ический коэффиц е, ра й- эмпирический коэффициент, равный,рН морской воды гидрохимическим зондом. 1 41433.10.Ошибка, вносимая в значения рН, опреде- Т-температура на глубинеСоставитель П. КрюковТехред М.Моргентал Корректор М. Шаровир Тираж . ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва. Ж, Рауаская на 64(5