Хронопотенциометр

)М. Кл,772/18-25 27/52 с присоелннением заявк Гесуаарстееяаа кфмктет СССР пф аеяэм язфбретеяяй и фтарцтий(5) ХРОНОПОТЕНЦИОМ Изобретенке исследовапроцессов идля измеренинанесением этий, а такжетов,ехниеских ьзовано й перед покрыктроли- . ие относится кния электрохимиможет. быть испоя площади изделлектролитически для анализа эл Известны хронопотенциометры, содержащие источник стабилизированного тока (гальваностат), блок контроля и фиксации потенциала 1 1.Известные хронопотенциографы позволяют пропускать через измерительный электрод стабилизированный ток и измерять время достижения электродом заданного потенциала (переходное время). При измерении переходного времени с помощью таких хронопотенциографов возникает погрешность из-за наложения на электродный потенциал омической составляющей падения напряжения в электролите на участке между измерительным электродом сравнения. Эта погрешность искажает результат измерения при работе , на больших токах, а также в элект ролитах с низкой электропроводностью.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является хронопотенциометр, содержащий гальваностат, связанный с измерительным ивспомогательным электродами электрохимической ячейки, блок фиксации потенциала, соединенный со счетчиком Овремени, и блок компенсации омической составляющей, содержащий дифференциальный усилитель. Блок компенсаций содержит компенсационное сопротивление, включенное в цепь измерительного электрода, и два усилителя. К входу первого усилителя под"ключено компенсационное сопротивление, а выход второго соединен с измерительным электродом. При достиже-.нии электродом заданного потенциаласрабатывает компаратор, входящий вблок фиксации потенциала, и хронопотенциометр переключается на другой3 1000881 1 режим работы, Компенсация омической аналоговый преобразователи, причем составляющей осуществляется следую- регистр соединен через аналого-цифщим образом. Ток, протекающий черезровой преобразователь с электродом компенсационное сопротивление, соз- сравнения, через цифро-аналоговый дает на нем падение напряжения, рав-преобразователь - с дифференциальным ное омическому в электролите. Это усилителем и через линию задержки- напряжение при помощи дифференциаль- с гальваностатом. ных усилителей вычитается из потен- Введение в блок компенсации омициала измерительного электрода, взя- ческой составляющей запоминающего того относительно электрода сравне в устройства, выполненного в аналогония Г 2. вой или цифровой форме, и его связьУстановка величины компенсацион- с гальваностатом через линию эадержного сопротивления осуществляется ки обеспечивает запоминание потенвручную с контролем по осциллографу. циала через 10 "-10с после вклюПоскольку величина омической состав" 1 у чения тока, т.е. запоминание неполяющей зависит от многих факторов, средственно омической составляющей. в том числе от формы и взаимногоЗапоминающее устройство позволяет расположения электродов, указанную сохранить величину омической состав- операцию необходимо повторять при ляющей до конца измерения. Поэтому каждом измерении, что: снижает про-.устраняется имеющаяся в прототипе изводительность труда при массовых необходимость непрерывно снимать сигизмерениях и является недостатком нал, пропорциональный омической сосизвестного прибора. тавляющей, с компенсационного соЦель, изобретения - повышение про- противления, величина которого опреизводительности труда при массовыхделяется и устанавливается вручную хронопотенциометрических измерениях перед каждым измерением.в однотипных электрохимических системах, например, при хронопотенциометрическом анализе.Поставленная цель достигается тем, что в хронопотенциометре, содержащем гальваностат, соединенный с измерительным и вспомогательным электродами электрохимической ячейки, блок фиксации потенциала, соединенный со счетчиком времени, и блок ,компенсации одической составляющей, содержащий дифференциальный усилитель, блок компенсации снабжен дополнительно запоминающим устройством, соединенным с электродом сравнения40 и с одним из входом дифференциального усилителя, другой, вход которого соединен с электродом сравнения, а выход - с блоком фиксации потенциала, при этом запоминающее устройство соединено с гальваностатом через линию задержки.Запоминающее устройство выполнено в аналоговой или цифровой форме. В первом случае оно содержит усили- фф тель, ключ и емкость, причем вход усилителя соединен с электродом сравнения, выход через ключ - с емкостью и дифференциальным усилителем, а ключ соединен через, линию задержки эф с гальваностатом, Во втором случае запоминающее устройство содержит регистр, аналого-цифровой и цифроВ предлагаемом решении учитывается тот факт, что сила тока в процес", се измерения не меняется, поэтому величина омической составляющей, зафиксированная в запоминающем устройстве, остается постоянной до конца измерения.Погрешность определения омической составляющей, связанная с заряжением двойного слоя, для простых электро- химических систем может быть определена по формуле3 1С фгде 3 - плотность тока;время;С - .удельная емкость двойногослоя.Эта формула позволяет выбрать верхний предел времени запоминания 10 с. Нижний предел определяется быстродействием гальваностата, В тех случаях, когда не представляется возможным оценить емкость двойного слоя, погрешность может быть определена с помощью осциллографа, Емкость двойного слоя для однотипных электрохимических систем меняется незначительно, поэтому нет необходимости определять ее перед каждым измерением, достаточно проделать эту операцию один раэ для данной системы.%На фиг. 1 изображена блок-схемапредлагаемого хрснопотенциометра;на фиг. 2 - запоминающее устройство,выполненное в аналоговом виде; нафиг. 3 - то же, в цифровой форме.Хронопотенциометр содержит гальваностат 1, соединенный с измерительным (ИЭ) и вспомогательным (ВЭ) эленродами электрохимической ячейки (Я).Блок 2 Фиксации потенциала, обеспе"чивающий фиксацию потенциала в пределах 0,01-2,00 В, соединен со счетчиком 3 времени, обеспечивающим отсчет времени в пределах 0,01-99,99 сБлок 4 компенсации омической составляющей содержит запоминающее устройство 5, соединенное с электродомсравнения (ЭС) и с одним из входовдифференциального усилителя 6, входящего в этот же блок, Другой входусилителя 6 соединен с электродомсравнения, а выход - с блоком 2 Фиксации потенциала. Запоминающее устройство 5 связано с гальваностатом1 через линию 2 задержки.Запоминающее устройство 5, выполненное в аналоговом виде, содержитвысокочастотный (не менее 10 МГц)усилитель 8, вход которого соединенс ЭС, а выход ч рез электронныйключ 9 - с емкостью 10. Ключ 9 соединен с гальваностатом 1 через линию, 7 задержки, а емкость 1 О - с однимиз входов дифференциального усилителя 6.В запоминающем устройстве 5, вы"полненном в цифровой форме, регистр11 памяти соединен с электродом сравнения через аналого-цифровой преобразователь 12, с одним из входов дифференциального усилителя 6 черезцифро-аналоговый преобразователь 13,а с гальваностатом 1 - через линию 7задержки.Хронопотенциометр работает следующим образом,Включается гальваностат 1, поддерживающий заданный ток между ИЭи ВЭ. При выполнении запоминающегоустройства 5 в аналоговом виде(Фиг. 2, через усилитель 8 заряжается емкость 10, "отслеживая" потенциал ИЭ относительно ЭС,Через 10 -10 с после включениягальваностата 1 сигнал через линиюзадержки поступает на электронныйключ 9, который разрывает цепь заряда емкости 10. Напряжение на емкости 10 сохраняется практически неизменным до конца измерения, т.е, осу ществляется запоминание омической составляющей. Снижение напряжения на емкости за.время измерения превышает 1 Ф и определяется входным сопро" тивлением дифференциального усилителя 6. Если запоминающее устройство 5 выполнено в цифровом виде,(фиг. 3) запоминание потенциала измерительного электрода относительно электрода сравнения осуществляется в регистре 11 через 10 "-10 с после включения гальваностата 1 по сигналу, поступив. шему через линию 7 задержки. Эта величина сохраняется в регистре 11 до поступления нового сигнала, т.е.до следующего измерения.На диФФеренциальном усилителе 6 осуществляется вычитание омической составляющей, зафиксированной в эа" поминающем устройстве 5, иэ общей величины электродного потенциа.,э, и с выхода дифференциального усили" теля 6 сигнал поступает на блок 2 фиксации потенциала, По достижении измерительным электродом заданного потенциала блок 2 фиксации потенциала отключает гальваностат 1 и останавливает счетчик 3 времени, вкпю" ценный одновременно с гальваностатом. Время, зафиксированное счетчиком 3времени, является переходным време"нем, которое используют затем для оп"ределения концентрации электролита,3 площади электрода или других харак" теристик процесса.Применение предлагаемого хронопотенциометра позволяет расширить об" пасть применения хронопотенциометрииблагодаря повышению производительности процесса измерения. Формула изобретения 1. Хронопотенциометр, содержащий гальваностат, .соединенный с измерительным и вспомогательным эпектро" дами электрохимической ячейки, блок фиксации потенциала, содиненный со счетчиком времени, и блок компенсации омической составляющей, содержа"щий дифференциальный усилитель, о ти и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности труда при массовых хронопотенциометрических измерениях в однотипных электрохимических системах, блок компенсации омической составляющей допол 7 1000881 8нительно снабжен запоминающим устрой- запоминающее устройство содержит реством, соединенным с электродом срав- гистр, аналого-цифровой и цифроананения и с одним из входов дифферен"логовый преобразователи, причем рециального усилителя, другой вход ко- гистр соединен через аналого-цифроторого соединен с электродам сравне- з вой преобразователь с электродом ния а выход - с блоком фиксации по" сравнения, через цифроаналоговый тециала, при этом запоминающее уст-. преобразователь - с дифференциальным ройство соединено с гальваностатом усилителем и через линию задержки- через линию задержки. с гальваностатом.2. Хронопотенциометр по и. 1, 16о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоИсточники информации, запоминающее устройство содержит уси" принятые во внимание при экспертизе литель, ключ и емкость, причем входусилителя соединен с электродом 1. Раннев Г.Г, Хронопотенциограсравнения, выход через ключ " с ем фы. И., "Энергия", 1979, с. 51-62. костью и дифференциальным усилите. Алексеев В.Н Кнот Л.Н., лем, а ключ соединен через линию Эршлер А.Б, Многофункциональные хрозадержки с гальваностатом. нопотенциометры. - "Электрохимия",3. Хронопотенциометр по и, 1, 1976, т. 12, вып, 10, с. 15 й 5 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что 10 (прототип).1000881 4 мэ. 7 Фж 2 Рогал Ре За а наб. 6. 4/ул. Проектная,Ш Ш ктор С, Пек рьэ 1369/45ВНИИПИ Государспо делам иэо113035 Москва