Полярограф

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 775686 о 1) Дополнительное н авт. свид-ву(22) Заявлено 0578 (21) 2619290/18-25м заявки М исоединеии 1 й 27/4 сударственный комитет СССР по делам изобретений н открытий3) Приоритет Опубликовано 301080,Бюллетень М 40 Дата опубликования описания 301080 53) УДК 543,253,.Плотников, Ю.А.Иванов и А.Г.Стромб мский ордена Октябрьско Красного Знамени полит Революцинический и ордена Трудовогонститут(71) Заявител 54) ПОЛЯРОГР Из известных технических решений 5 наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому устройству является полярограФ, который содержит интеграторы, сумматоры, эаф поминающие устройства, регистратор и 10 источник поляризующего напряжения,соединенный с ячейкой, рабочий элект род которой подключен к измерительному усилителю, второй вход которого соединен с линейным компенсатором 15 остаточного тока 3 . К выходу измерительного усилителя подключены один вход первого сумматора, запоминающее устройство и первый-дифференцирующий усилитель, выход которого 20 соединен со вторым запоминающимустройством и вторым дифференцирующим усилителем, нагруженным третьим запоминающим устройством, выход которого соединен с двумя последова тельно соединенными интеграторами,выход последнего иэ которых подключен к первому входу второго сумматора. Выход второго запоминающего устройства подключен к интегратору, выход которого соединен со вторым Полярограф содержит источник поляризующего напряи;ения, к выходу которого подключены ячейка и вход усилителя тока, который соединен с компенсатором остаточного тока ячейки и регистратором 21Известное устройство имеет недостатки, которые заключаются в том, что оно не обеспечивает необходимой точности измерений и не позволяет ком Изобретение относится к области полярографического анализа и может быть использовано для определения ма лых концентраций ионов. Известно устройство для измерения электро- химических параметров растворов, соде жащее схему компенсации падения напряжения на электрохимической ячейке выполненную на интеграторе 1,Недостаток такого устройства в том, что нельзя скомпенсировать нелинейную составляющую остаточноготока в электрохимической ячейке.Известен полярогра 4 переменного тока, который позволяет компенсировать составляющую остаточного тока, зависящую нелинейно от приложенного к ячейке поляризующего постоянного напряжения. пенсировать временной и температурный дрейф остаточного тока.входом второго сумматора, к третьемувходу которого подключено первоезапоминающее устройство, Выход Вто рого сумматора соединен со вторымвходом первого сумматора, нагруженногорегистратором.Известное устройство позволяет5компенсировать временной и температурный дрейФ остаточного тока, атакже часть нелинейных составляющих,что дает воэможность снизить остаточНЫй ток в 30-100 раз. Принцип работыполярограФа, основанный на использовании Формулы Тейлора, позволяеттеоретически полностью компенсировать остаточный ток. (Степень компенсации остаточного тока зависит только от количества слагаемых в многочлене Тейлора и от временного интервала в течение которого необходимокомпенсировать остаточный ток),Однако на практике изготовить устройство, позволяющее Формировать компенсирующий сигнал в виде многочлена Тейлора содержащего более трех слагаемых, затруднительно из-за техни- щ ческих трудностей получения производных высокого порядка. При работе же на Высоких чувствительностях известный полярограФ не обеспечивает ,цостаточной степени компенсации остаточного тока и,следовательно, не позволяет производить достаточноточных измерений.Целью изобретения является повышение точности измерений, Она дос тигается тем, что в схему Введены дополнительные сумматор и усилители, а известные блоки соединены таким образом, что выход измерительного усилителя соединен с одним входом первого сумматора и входом первого дополнительного усилителя, Выход которого подключен к первому запоминающему устройству, нагруженному первым интегратором, выход которого соединен со Входом первого дополнительного 45 усилителя и со Вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с Одним входом второго сумматора и входом второго дополнительного уси- ЛИТЕЛЯ р ВЫХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧРН КО 50 второму запоминающему устройству,.нагруженному Вторым интегратором, выход которого соединен со входом ВторОГО дОполнительноГО усилителя и со вторым входом втооого сумматора, Выход которого соединен с Одним Входом дополнительного сумматора ивходом третьего дополнительногоусилителя, выход которого подключен к тоетьему запоминающему устройству, нагруженному третьим интегратором, 60 Выход которого соединен со входом дополнительного третьего усилителя и вторым Входом дополнительного сумматора, выход которого соединен с рРГистратором.65 На чРртРжР пОказана блОк-схемапредлагаемого пОПЯроГраФа,ПолярограФ содержит поляриэационную ячейку 1, источник поляризующего напряжения 2, измерительныйусилитель 3, компенсатор 4, регистратор 5 и второй компенсатор б образованный первым 7, вторым 8 и третьим9 сумматорами первым 10, Вторым 11и третьим 12 интеграторами, первым13, Вторым 14 и третьим 15 запоминающими устройствами первым 16, Вторым17 и третьим 18 усилителями, первым19, вторым 20 и третьим 21 ключами ипультом управления 22,Полярограй работает следующим образом. Иа ячейку 1 от источника 2подается поляризующее напряжение. ВусилитРле 3 происхОдит усилР 4 ие фтО 1 гдячейки и компенсация линейных составляющих остаточного тока с помощьюкомпенсатора 4. Постоянное напряжениес Выхода усилителя 3, пропорциональНОР сигналу и нескомпенсированнойчасти остаточного тока подается через сумматоры 7, 8 и 9 на регистратор 5, При потенциалах поляризующегснапряженияс на которых отсутстутзлектрохимическая реакция определяемых примесей, ключи 19, 20,21 замкнуты. При этом коэффициент передачипоследовательно соединенных усилитеЛЯ 16 ф 3 аПОМИНсЯЮЩЕГО УСТООЙСТБа3 Иинтегратора 10, Охваченных Отрицатель-ной обратной связью, равен -1),КОЗФФНциенты передачи последовательно сое,циненных усилителя 17, запоминающегоУстРОй твс 14, интеГРатОРа 11 и Усилителя 18, запоминающего устройства15 и интегратора 12, охваченных обратными сВЯзями тдкже равнь 2 "1)Так как на су 2 щатор 2 одновреме 22 но подаются сигнал с усилителя 3 иинвертированный сигнал с Выхода интегратора 10, то на выходе сумматорандпряжение будРт равно нулю, д. следоВйтельнор Оно будет равнО нулю и нйрегистраторе 5. При этом напряженченй запОминйющем устрОйстВе 13 пропорционально мгновенной крости изменеНИЯ НЕСКОМПЕНСИРОВаННОй КОМсПЕНСатОРОМ4 части Остаточно тока При достижении линейноиз 2 иеняющимся поляриэующим напряжением потенциала, близкогок потенциалу начала злектрохимическойреакции определяемой примеси ключ 19размыкают и запоминающее устрОйствО13 запоминает напряжение, пропорциональное скорости изменения нескомпеисированной части остаточного тока, аинтегратор начинает Формировать линейноизменяющееся компенсирующеенапряженке, скорость изменения внаклон) которого Определяется напряжением на запоминающем устройстве 13.При разомкнутом ключе 19 на сумматор 7 поступает напряжение с усилителя 3 и компенсирующее напряжение синтегратора 10, поэтому на Выходесумматора 7 появляется напряжение,пропорциональное нескомпенсированнойчасти остаточного тока, но так какключ 20 замкнут на сумматор 8 одновременно поступает напряжение ссумматора 7 и инвертированное напряжение с последовательно соединенныхусилителя 17, запоминающего устрой ства 14 и интегратора 11, охваченных обратной связью, поэтому на выходе сумматора 8 сигнал будет равеннулю. При этом напряжение на запо- фминающем устройстве 14 пропорционально мгновенной скорости изменения нескомпенсированной компенсатором 4 и интегратором 10 части остаточного тока. 15Через время, достаточное для. затухания переходного процесса приразмыкании ключа 19, размыкаетсяключ 20. Запоминающее устройство14 запоминает напряжение, пропорциональное скорости изменения нескоменсированной части остаточноготока, а интегратор 11 начинает Формировать линейно изменяющееся компенсирующее напряжение, скорость 25изменения (наклон) которого определяется напряжением на запоминающем устройстве 14. При разомкнутомключе 20 на сумматор 8 поступаетнапряжение с сумматора 7 и компенсирующее напряжение с интегратора 11)поэтому на выходе сумматора 8 появляется напряж: ие, пропорциональноенескомпенсированной компенсатором 4,интеграторами 10 и 11 части остаточного тока, но так как ключ 21 замкнут,на сумматор 9 одновременно поступаетнапряжение с сумматора 8 и инвертированное напряжение с последовательно соединенных усилителя 18, запоминающего устройства 15 и интегратора 4012, охваченных обратной связью, поэтому на выходе сумматора 9 сигнал будет равен нулю. При этом, напряжение на запоминающем устройстве 15 пропорционально мгновечной скорости изменения нескомпенсированной компен,- сатором 4 и интеграторами 10 и 11 части остаточного тока.Через время, достаточное для затухания переходного процесса при размыкании ключа 20, размыкают ключ 21 и производят измерение тока электро- химической реакции определяемой примеси. Размыкание всех ключей производят до начала электрохимической реакции с пульта угравления 22. При этом запоминающее устройство 15 запоминает напряжение, пропорциональное скорости изменения нескомпенсированной части остаточного тока, а интегратор 12 начинает Формиро О вать линейно изменяющееся компенсирующее напряжение, скорость изменения которого (наклон) определяется напряжением на запоминающем устройстве 15. сумматор 9 поступает напряже-с атора 8 и компенсирующее напРЯжение с интегРатоРа 12 Напря жение с выхода сумматора 9 подается на регистратор 5, При этом, регистрируемая полярограмма состоит из нескомпенсированной части остаточно" го тока - помехи и тока электрохимической реакции определяемого элемента - сигнала. Нескомпенсированная часть остаточного тока будет тем меньше, чем больше будет последовательно соединенных звеньев, образованных последовательно соединенными усилителем, запоминающим устройством и интегратором, охваченными обратной связью и сумматором.В предлагаемом полярограФе используется три последовательно соединенных звена, что позволяет уменьшить наклон остаточного тока в 100-200 раз. Количество звеньев может быть легко увеличено, что увеличит, компенсацию остаточного тока. Использование для измерения и Фиксации скорости изменения остаточного тока (первой производной) последовательно соединенных усилителя, запоминающего устройства и интегратора, охваченных обратной связью позволяет получать производные без усилителя высокочастотных шумов, исключает необходимость применять запоминающее устройство для запоминания постоянной Составляющей остаточного тока, Кроме того, полярограФ компенсирует временной и температурный дрейФ остаточного тока и не требует подстройки компенсаторов.Формула изобретенияПолярограф,содержащий интеграторы, сумматоры, запоминающие устройства, регистратор н источник поляризующего напряжения, выход которого подключен к поляризационной ячейке, рабочий электрод которой соединен с измерительным усилителем, второй вход которого подключен к компенсатору, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены дополнительные усилители и сумматор, причем выход измерительного усилителя соединен с одним входом первого сумматора и входом первого дополнительного усилителя, выход которого подключен к первому запоминающему устройству, нагруженному первым интегратором, выход которого соединен со входом первого дополнительного усилителя и со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с одним входом второго сумматора и входом второго дополнительного усилителя, выход которого подключен ко второму запоминающему устройству, нагруженному вторым интегратором, выход которого соединен со входом второго775686 Составитель В. КушТехред Т.Маточка ектор Н. Григсрук Редактор Н, Коля Подпис Тираж 1019 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Рауюская набказ 7736 4/5 лиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Прое дополнительного усилителя и со вторым входом второго сумматора, выходкоторого соединен с одним входомдополнительного сумматора и входомтретьего дополнительного усилителя,выход которого подключен к третьемузапоминающему устройству, нагруженному третьим интегратором, выходкоторого соединен со входом третьего дополнительного усилителя и совторым входом дополнительного сумматора, выход которого соединен с регистратором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Р 3838032,кл, 204-195, 19742. Авторское свидетельство СССР 9 480970, кл. С 01 й 27/48, 1972.3. Авторское свидетельство СССР 9 569935, кл. С 01 й 27/48, 1975.