Измеритель комплексных сопротивлений электрохимических систем

(22)Заявлено 23.12,74 (21) 2091136/2 01 М 27/00 при иеимем заявки М ГасударстванаФ ютатат СССР в делам азабрете в фтхраттай(23) Приоритет бликовано 05,09,79. Бюллетень М 33 та опубликовавия описания 08,09.79(72) Авторы изобретения С. П. Новицкий и И. И, Буренков Институт физико-химических осминерального сырья СибирскогАН СССР в переработкиотделения 1) Заявител ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМстем,сигсоеблок ь наутых зисто- нверИзоб;етекие относится к электроиз мерительной технике, может быть использовано для чэучения свойств электрохимичесхих систем.Известны измерители комплексных сопротивлений электрохимических систем с одновременным заданием фиксированных значений потенциала исследуемого электрода, представляющие собой сочетание моста переменного тока с ручным уравновешиванием и устройства задания потенциала исследуемого электрода. Известны измерители комплекснь сопротивлений электрохимических си содержащие источник гармонических налов, программируемый задатчик п чнного напряжения, последовательно аиненные повторитель напряжения и фазовых детекторов, преобразовател пряжения в ток, состоящий из замки в кольцо сумматора, образцового ре ра, повторителя напряжения и фазои тора. Известные измерители характеризуются невысокой точностью измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается тем, что в измеритель комплексных сопротивлений электрохимических систем, содержащий источник гармонических сигналов, программируемый эадатчик постоянного напряжения, последовательно соединенные повторитель напряжения и блок фазовых детекторов, преобразователь напряжения в ток, состоящий иэ замкнутых в кольцо сумматора, образцового резистора, повторителя напряжения и фазоинвертора, введены блок автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода, второй преобразователь напряжения в ток, идентичный первому, сумматор и измерительное устройство. Вход второго преобразователя напряжения в ток через блок автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода подсоединяют к сравнивающему и исследуемому электродам электрохимической ячейки, а684465 звыход - к токовым зажимам вспомогательного и исследуемого электродов, выходы сумматора и фазоинверторв второго преобразователя соединены со входами сумматора, который подключен к измерительному устройству;Блок автоматического регулированияпотенциала йсследуемого электрода обра"зован последовательно соединенными усилителем напряжения, сумматором, фильтром нижних частот, повторителем напряжения и программируемым звдатчикомпостоянного напряжения, который соединен с одним из входов сумматора,На чертеже представлена структурная 15электрическая схема измерителя комплексных сопротивлений.Преобразователи напряжения в ток 1и 2 состоят каждый из замкнутых в кольцо сумматоров 3 и 4, обрвзцовык резис 20торов 5 и 6 с номинальными сопротивлениями К и Р 6, повторителей напряжения 7 и 8, фазоинверторов 9 и 10. Входпреобразователя 1 подсоединен к источнику гармонических сигналов 11, а выход через двухэкранный кабель 12 подключают к токовым зажимам 13 и 14вспомогательного 15 и исследуемого16 электронов электрохимической ячейки 17. К потенциальным зажимам 18 и1 9 этих электродов через двухэкранныйкабель 20 подключен повторитель напряжения 21, соединенный с блоком фазовыхдетекторов 22, Вход преобразователя 2через блок 23 автоматического регулирования потенциала исследуемого электродаи двухэкранный кабель 24 подключают ксравнивающему 25 и исследуемому 16электродам. Выход преобразователя 2 через двухэкранный кабель 26 подсоединен40к токовым зажимам 27 и 14 вспомогательного 28 и исследуемого 16 электродов. Вспомогательный электрод 28 отделен от остальных электродов ячейки 1745пористой диафрагмой 29, препятствующейпрохождению продуктов реакции из одногообъема ячейки в другой, К выходам сумматора 4 и фазоинввртора 10 подключенсумматор 30, соединенный с измеритель50ным устройством 31. Блок 23 состоитиз последовательно соединенных повторителя напряжения 32, сумматора 33, кодному из входов которого подключенпрограммируемый эадатчик постоянногонапряжения Э 4, фильтра нижних частот5 и усилителя напряжения 36.Измеритель работает следующим образом,4Преобразователь 1 преобразует напря жение Ор источника 11 в ток ,1, рввК 1ный - О гдв Ккоэффициент лервдвМ 15 чи сумматора Э понапряжению, В результате прохождения тока через ячейку 1 7 напряжение нв входе кабеля 20 О, -1 Хпрямо пропорционально комплексному сопротивлению 1 ячейки. Напряжение ц через повторитель 21 поступает в блок фазовых детекторов, на выкоде которого получают действительную и мнимую составляющие напряжения, нормированные в размерности сопротивления.Разность потенциалов между исследуемым 16 и сравнивающим 25 электродами поступает на один из входов сумматора 33, на второй вход которого подается отрицательное напряжение с задвтчика 34. Выходное напряжение сумматора 33, равное разности входных напряжений, через фильтр Э 5, исключающий прохожценив переменной составляющей напряжения, обусловленного протеканием через ячейку тока Х , и усилитель 36 подается на преобразователь 2, на выходе которого ток Кр(1)где Кй- коэффициент передачи сумматора 4 по напряжению 012,13 - напряжение на выходе усилитеЯля 36,Ток 1, протекая через участокячейки между вспомогательным 28 иисследуемым 16 электродами, создаеттребуемую поляризацию исследуемогоэлектрода относительно сравнивающего.Из уравнения ( 1) следует, что лри%6средственно отсчитывать ло напряжениюОдПреимущества описанного измерителюа) возможность изучения поведенияэлектрода в переменном электрическомполе лри регулировании потенциала электрода (продукты реакции, образующиесяна вспомогательном электроде, не ер 36 етна исследуемый электродный процесс);б) независимость измерения комплексного сопротивления электрода и тока поляризациив) безопасность эксплуатации (благодаря отсутствию цепей развязки постоянного и переменного токов выходное напря5 684465жение поляризации, формируемое на выхо- элде второго преобразователя напряженияжев ток, не превышает 12 в);тог) потребляемая мощность 20 вт,вхвес 10 кг;5 Вд) возможность автоматизации изме- лирени й. формула изобретения 1, Измеритель комплексных сопротивлений электрохимических систем, содержащий источник гармонических сигналов, программируемый задатчик постоянного напряжения, последовательно соединенные повторитель напряжения и блок фазовых детекторов, преобразователь напряжения в ток, состоящий из замкнутых в кольцо сумматора, образцового резистора, повторителя напряжения и фазоинвертора, о т л и ч а ю щ и Я с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок автоматического регулирования потенциала исследуемого ектрода, второй преобразователь иапряния в ток, идентичный первому, суммар и измерительное устройство, при этом од второго преобразователя напряжения ток через блок автоматического регурования потенциала исследуемого электрода подсоединяют к сравнивающему и исследуемому электродам электрохимической ячейки, а выход - к токовым за жимам вспомогательного и исследуемогоэлектродов, выходы сумматора и фазоинвертора второго преобразователя соединены со входами сумматора, который подключен к измерительному устройству.15 2. Измеритель по п. 1 о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода образован последовательно соединенными усилителем напряжения, сумматором, фильтром нижнихчастот, повторителем напряжения и программируемым задатчиком постоянногонапряжения, который соединен с одним 25из входов сумматора.