Способ измерения удельной электропроводности растворов электролитов

)9) Б 11. С 01 Я 27/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КА РСКОМУ СВ ТВ вают образцовый ре их суммарное сопрот ют значение удельн ности исследуемого истор, измеряютивление и определяй электропроводраствора по форл 1 с - 1)1 ст где У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) С.А.Попов, А.В.Попов и В.С.Квон (71) Куйбьппевский филиал Всесоюзного института по проектированию организа ции энергетического строительства "Оргэнергострой"(56) 1. Туричин А.М Электрические измерения неэлектрических величин. М.-Л., "Энергия", 1966, с. 155-165.2. Лопатин Б,А. Кондуктометрия. Измерение электропроводности электролитов. Новосибирск, "Энергия", 1964, с. 125.(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, заключающийся в том, чтодве двухэлектродные электролитические ячейки с известными и различными между собой геометрическими постоянными поочередно подключают кстабилннрованному источнику тока,измеряьх их активные сопротивленияи по разности судят об удельнойэлектропроводности исследуемого раствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьппения точности измерений, последовательно с первойэлектролитической ячейкой устанавли"к Я 2 Я 1 К ФКР - удельная электропровод- ность исследуемого раствора электролита; Я - результат измерения активногосопротивления первой электролитической . ячейки; Я - результат измерения активного сопротивления второй злектролитической ячейки 1 Я - результат измерения суммарного сопротивления образцового резистора и пер" вой злекгролитической . ячейкй. К" сопротивление образцовогорезистора; - геометрическая постоянная первой электролитической ячейки; 1 с - коэффициент нропорциональ" ности мелку геометрическими постоянными первой иИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в океанографии, гидроэнергетике и тех отраслях промышленности, где для косвенного определения солености, плотности и других параметров растворов используется их удельная электропроводность.Известен способ измерения удельной электропроводности электролитов, основанный на измерении активного сопротивления раствора между двумя электродами. При этом проводимость С жидкостного столба электролита между электродами связана с удельной электропроводностью И через геометрическую постоянную электролитической ячейки 1Недостатком способа является зависимость результата измерения от наличия приэлектродных потенциалов, связанных с явлением поляризации.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, заключающийся в том, что двух- электродные электролитические ячейки с известными и различными между собой геометрическими постоянными поочередно подключают к стабилизированному источнику тока, измеряют их активные сопротивления и по.разности судят об удельной электропроводности исследуемого раствора. Способ позволяет практически исключить из результата измерения погрешности, связанные с явлением приэлектродной поляризации 2 .Недостатком известного способа является влияние на результат измерения погрешности измерительного устройства (ИУ), связанной, например, с нестабильностью коэффициента преобразования устройства и несогласованностью выходного сопротивления электролитической ячейки и входного сопротивления ИУ, нестабильностью источника питания и т.п.Целью изобретения является повышение точности измерения удельной электропроводности растворов электролитов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения удельной электропроводности растворов электролитов, заключающемуся в том, что две двухэлектродные электролитическиеячейки с известными и различными между собой геомет к з - и (к - 1)1 сМ - И Е 15где И- удельная электропроводность исследуемого раствора электролита;р 1 - результат измерения активного сопротивления первойэлектролитической ячейки;И - результат измерения активного сопротивления второйэлектролитической ячейки;И - результат измерения сум 5марного сопротивления образцового .резистора ипервой электролитическойячейки;Кр - сопротивление образцовогорезистора;- геометрическая постояннаяпервой электролитическойячейки;- коэффициент пропорциональности между геометрическими постоянными первой ивторой ячеек.Реализация предлагаемого способа измерения предусматривает проведение трех последовательных тактов измерений специально сформированных величин а затем определение по их результатам текущего значения исследуемого параметра.При этом в первом такте измеряется активное сопротивление столба раствора электролита в первой электролитической ячейке с известной геометрической постоянной 1 с,Во втором такте измеряется активное сопротивление столба раствора электролита во второй электролитической ячейке с известной геометрической постоянной. 20 30 35 40 50 55 В третьем такте измеряется суммарное сопротивление столба раствора электролита в первой электролитичесрическими постоянными поочередно подключают к стабилизировачному источнику тока, измеряют их активные сопротивления и по разности судят 5 об удельной электропроводности исследуемого раствора, последовательно с первой электролитической ячейкой устанавливают образцовый резистор, измеряют их суммарное сопротив ление и определяют значение удельнойэлектропроводности исследуемого раствора по формуле1163241 кой ячейке и образцового резистора, после чего значение исследуемого параметра определяется в соответствии с формулой (1).На чертеже изображено автоматизированное устройство для реализации способа.Устройство содержит первичный преобразователь (ПП) 1, источник 2 постоянного тока, соединенный через 10 управляемые цифровым кодом ключи 3 и 4 с ПП, к выходу которого подключен измерительный коммутатор (ИК) 5, к которому подсоединены нормирующий усилитель (НУ) 6 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 7", соединенный с вычислительным устройством (ВЧ) 8, с которым и с ключами 3 и 4 соединены блок программного управления (БПУ) 9. Первичный преобразователь 1 выполнен в виде двух двухэлектродных ячеек 10 и 11. Электроды 12 ячеек с целью уменьшения значений поляризационных сопротивлений К , определяющих потенциалы приэлектродной поляризации ЬП, выполняются из платинированной (черненой) платины или палладия (Кзй О) шириной Ь 1 1 мм. Геометрическая достоянная К второй ячейки 11 отличается от геометрической постоянной Е пер- вой ячейки 10 в известное число К раз, Ячейки 10 и 11 помещаются в исследуемый раствор, В токовую цепь ячейки 10 включен образцовый резис тор 13 с сопротивлением Кр .Обобщецная функция преобразования П(1) первичного преобразователя может быть представлена в следующем виде: 40П(Л)= ар+ - Р Э (2)(7) В третьем такте при замкнутом клю че 3 и разомкнутом ключе 4 ИК 5 подключает к входу НУ 6 шину 15 где ао - аддитивная погрешность цепи преобразования;И - удельная электропроводностьисследуемого раствора;Е - геометрическая постояннаяэлектролитической ячейки,где и - номер ячейки;Э - сила тока источника питания,Устройство работает следующим образом.Процесс измерения осуществляетсяв три такта. В первом такте по команде с БПУ замыкается ключ 3, ик входу НУ б подключается шина 14.На входе НУ 6 имеем 0(1), = 1 - " . Ц,(1)1 - + аУр 1 где Цэ(1 И) - сумма приэлектродныхпотенциалов, являющихся следствиемполяризационных явлений в ячейке 10 приподключении ее электродов к источникупостоянного тока.1Результат измерения И на выходе АЦП будет связан с измеряемой величиной следующим соотношением:+ Ь П(1) (4) где Ьо, Ь- соответственно аддитивная погрешность (погрешность нуля) и коэфцифиент преобразованияизмерительного каналаНУ 6 - АЦП 7.Во втором такте ключ 3 размыкается, а ключ 4 замыкается, к входу НУ б подключается шина 16 П(1) = 1 11 + По 2(1 Ю=1 - +аО 2где 0 (1 И) - сумма приэлектродныхпотенциалов в ячейке11 при подключении ееэлектродов в цепь постоянного тока,Приэлектродные потенциалы определяются только соотношением материл электрода - концентрация электролита и плотностью тока 1 через электролитическую ячейку, поэтому в каждом текущем цикле измерений, состоящем из трех тактов, .при постоянных 1 и Н имеем э 1 32 ф 61 (6) = а 02= аоИ =.Ъ +Ъ (1 - +а)1 сг.2 оы о И=Ъ + Ь(1 - + а,)1 с, Ю1 действ 1 х111,733 111,734 1.1,6676 11,6675 1,0 65,430 65,431 7,1540 0,1 7, 1543 У - - значение удельной проводимости, измеренноеобразцовым прибором;1 - значение удельной проводимости, определенноепредлагаемым прибором. На выходе АЦП получаем результатизмерений В соответствии с полученными результатами И, И , И тактовых измерений в ВУ определяется измеряемоезначение удельной электропроводностиисследуемого раствора электролитапо формуле (1),Точностные характеристики реализованного способа не зависят ни отстабильности параметров 1, а, Ъ,Ъ измерительного устройства, ни отполяризационных процессов в ячейках.Метрологические характеристикиспособа при реализации его устройст"вом, изображенным на чертеже, получены при сравнительном измерении раствора КС 1 при ОС и 25 С, нормальной концентрации 1,0 и 0,1. Результаты измерений приведены в таблице.Изобретение реализуется в разрабатываемой аппаратуре для исследования таких параметров морской воды, как например соленость, плотность, расчет которых требует опре деления удельной электрической про"водимости воды с погрешностью не более 0,002-0,001 мСм/см.Технико-зкономический эффектиспользования предлагаемого способа 15 по сравнению с известным выражаетсяв повышении точности измерений, что увеличивает диагностическую ценность получаемой измерительной информации о гидрологических пара 2 в метрах, например, морской воды,1163241 ставитель Ю,Коршунохред Т.Дубинчак рректор В.Гирняк едактор А,Сабо сное аказ 4099/4 ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна ил 4 Тираж 897 П ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва., Ж, Раушская наб., д. 4/5