Полярограф переменного тока

Союз СоветскннСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 3 вС 1) Дополнительное к авт. сеид-ву2)Заявлено 03.12,79 (21) 2816355/1 5)М. К 01 й 27/Й с присоединением заявк ЬеударстввнныН квинтет СССР(72,) Авторы изобретен Б.С. Бру Граци Б,М сесоюзный науч 1) Заявитель сследователь Цветметавтом и и кон инст(5 Й) ПОЛЯРОГРАФ ПЕРЕМЕННОГО Т выи де щатель тектор устройство не для проведени стродействием, я часть устройнерционность - повышениедействия пол днако извести очны за б обладает дос массового ан так как изме ства имеет бЦель изоб вительности рафа перемен лысую етени быст чувст ярогго то Изобретение относится к средстваманалитического контроля и электрохи"мических исследований и может бытьиспользовано во многих отраслях цветной металлургии, геологии, медицине,химической промышленности и т.д. дляпроведения массового экспресс-анализа растворов.Известно устройство для полученияпеременно-токовых полярограмм, содержащее генератор постоянного поляризующего напряжения, датчик, генератор развертки, генератор импульсов,.потенциостат, измерительное устройство и регистратор 111,Однако указанное устроиство не об 15ладает достаточной чувствительностьюи быстродействием вследствие инерци"онного временного разделения реактивной и активной составляющих токаМполярогрвфической ячейки,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяполярограф переменного тока,содержаВ.Д, Емельянов, Е,М,Стернберг щий генератор постоянного поляризующего напряжения, генератор низкой частоты и генератор развертки, соединенные со входом стабилизатора напряжения, к выходу которого подклю" чена трехэлектродная полярографическая ячейка, вспомогательный электрод которой соединен с устройством син" хронизации отрыва ртутной капли, ра" бочий электрод с токоснимающим резистором, последовательно соединен" ные усилитель переменного тока, фазотектор и регистратор, фазовраподключенный к фазовому деу Р 1Поставленная цель достигается тем,что полярограф переменного тока, содержащий генератор постоянного поля"ризующего напряжения, генератор низкой частоты и генератор развертки,соединенные со входом стабилизаторанапряжения, к выходу которого подключена трехэлектродная пслярографическая ячейка, вспомогательный электродкоторой соединен с устройством синхронизации отрыва ртутной капли, рабочий электрод с токоснимающим резистором, последовательно соединенные усилитель переменного тока, фазовый детектор и регистратор, фазовращатель; подключенный к фазовомудетектору, дополнительно снабжен устройством управления фазовым детектором, двумя одновибраторами, интегратором, схемой совпадения, запоминающим устройством и двумя ключами,при этом вход устройства управления фазовым детектором подключен кФвыходу фазовращателя, а выход - куправляющему входу фазового детектора и ко входу первого одновибратора,выход которого соединен с первымвходом схемы совпадения и входом второго одновибратора, выход которогоподключен к управляющему входу первого ключа, подключенного параллельноинтегратору, вход которого соединенс выходом фазового детектора, а выход - со входом второго ключа, управляющий вход которого соединен свыходом Схемы совпадения, а выход -через запоминающее. устройство с регистратором, второй вход схемы совпадения соединен с выходом устройства синхоонизации отрыва капли и суправляющим входом генератора развертки,Такой полярограф дает возможность регистрировать полярограмму переменного тока за 2-3 с, т.е. при использовании ртутно-капельного электрода, . за время жизни одной капли;На фиг. 1 представлена функциональная схема полярографа переменного тока; на фиг, 2 - эпюры, поясняющие работу синхронизатора; на фиг.3- эпюры, поясняющие работу измерительной части полярографа.Выход источника 1 постоянного поляризующего напряжения соединен с одним из входов стабилизатора 2 напряжения, К входам стабилизатора 2 подключены также выходы генератора 3 5 1 о 15 20 25 зо З 5 40 45 50 55 напряжения развертки, генератора 4 низкой частоты.Выход стабилизатора 2 напряжения соединен со вспомогательным электродом 5 электрохимической ячейки 6.Вспомогательный электрод 5 подключен также к входу синхронизатора 7 времени измерения с отрывом капли.Электрод 8 сравнения соединен со входом стабилизатора 2 напряжения. Рабочий электрод 9 ячейки 6 соединен с токоснимающим резистором 10 и со входом усилителя 11 переменного тока, Второй вывод токоснимающего резистора 10 соединен с общей точкой схемы.Выход усилителя 11 переменного тока соединен с сигнальным входом фазового детектора 12, управляемый вход которого подключен к устройству 13 управления фазовым детектором и ко входу первого одновибратора 14, вход устройства 13 управления фазовым детектором подключен к выходу фазового вращателя 15, соединенного с выходом генератора ч низкой частоты, Выход фазового детектора 12 соединен со входом аналогового интегратора 16, параллельно конденсатору которого подключен первый ключ 17. Управляемый вход ключа 17 соединен с выхсдом второго одновибратора 18. Вход сдновибратора 18 подключен одновременно к выходу первого одновибратора 14 и к одному из входов схемы 19 совпадения. Второй вход схемы 19 совпадения соединен с выходом синхронизатора 7 и управляемым входом генератора 3 напряжения развертки. Выход аналогового интегратора 16 подключен к сигнальному входу второго последовательного ключа 20, управляемый вход которого соединен с выходом схемы 19 совпадения, Выход ключа 20 соединен со входом запоминающего устройства 21, выход которого соединен со входом регистратора 22.Полярограф работает следующим образом.Трехэлектродная ртутно-капельная электрохимическа ячейка 6 заполняет- ся анализируемым раствором. На входы стабилизатора 2 напряжения от источника 1 постоянного поляризующего напряжения 1 поступает начальное поляризующее напряжение, от генератора 4 низкой частоты подается синусоидальное напряжение, с генератора 3 напряжений развертки по команде синхронизатора 7 поступает линейно изме883733 няющееся напряжение. Сумма этих напряжений с выхода стабилизатора напряжения подается на. вспомогательныйэлектрод 5 ячейки 6.Стабилизатор 2 напряжения обеспечивает стабильное напряжение междуэлектродом 8 сравнения и рабоцимэлектродом 9 ячейки 6 вне зависимости от величины протекающего черезячейку тока.Вспомогательный электрод подключен также к входу синхронизатора 7.Синхронизатор обеспечивает синхронизацию 23 времени измерения с определенным временем жизни капли, когдаее поверхность мало изменяется. Завремя действия команды 2 ч сфорироваванной синхронизатором, генераторразвертки вырабатывает линейно изменяющееся напряжение 25, Скорость нарастания этого напряжения выбираетсятаким образом, что за время измерения полностью регистрируется полявограмма 26 одного или нескольких анализируемых элементов. Команда 2 ч ссинхронизатора управляет также схемой19 совпадения, цто дает возможностьза время измерения проводить записьинформации с аналогового интегратора16 в запоминающее устройство 21. через ключ 20, т.е. в конечном итоге регистрировать полярограмму 26. Кроме того, управление измерительной частью схемы производится от опорного сигнала 27,.поступающего с выхода фазовращателя 15 на вход устройства 13 управления фазовым детектором, которое вырабатывает стабильные по длительности команды управления фазовым детектором 12. Моменты начала команд управления фазовым детектором определяются соотношением фазы измеряемого сигнала 29 или 30 с фазой опорного сигнала 27. По окончании команды. 28 первым одновибратором 1 М формируется команда 3.1 записи информации в запоминающее устройство 21. Эта команда 31 церез схему 19 совпадения управляет ключом 20. Команда 31 проходит на управляемый вход последовательного клюцв 20 только на время действия команды 2 ч от синхронизатора 7. В остальное время схема 19 совпадения не пропускает команду 31 и ключ 20 остается разомкнутым. По окончании команды 31 записи второй одновибратор 18 формирует команду 32 установки интегратора 16 в исходное состояние. Этой командой управляется бпервый ключ 17, через который осуществляется разряд конденсатора аналогового интегратора 16.Длительность команд 28 управления, фазовым детектором 12, записи 31 иустановки интегратора в исходное состояние 32 в сумме должна быть меньшеили равна периоду синусоидального сигнала 27.11 Переменный ток, протекающий черезтокоснимающий резистор 10 - величинакомплексная. Полезная информация оконцентрации анализируемого элементав растворе содержится в активной сою ставляющей тока ячейки 6, тогда какреактивная составляющая является помехой. В измерительной части схемыосуществляется компенсация реактивнойсоставляющей тока ячейки,рф В случае отсутствия деполяризатора в растворе через ячейку протекаеттолько реактивный ток, Переменноенапряжение, действующее на токоснимающем резисторе 10, поступает на2 вход усилителя 11 переменного тока.выхода усилителя 11 измеряемый сигнал 29 поступает на вход фазового детектора 12, управляемого командами28 устройства 13 управления фазовымщ детектором. При этом фазовращателем15 устанавливается такое время действия команды 28, цтобы на выходе фазового детектора 12 была вырезанастрого симметричная относительно нуля часть полупериода сигнала 33,33Одновременно сигнал 33 интегрируется на интеграторе 16. Результат интегрирования за время действия команды 28, который в данном случаеравен нулю, запоминается на интегра 40торе и по команде 31 переписываетсяв запоминающее устройство 21, а затем поступает на регистратор 22. Изэпюры 3 ч видно, цто на выходе схемырегистрируется нулевое значение,4%т.е. произошла компенсация сигналаот реактивного тока ячейки,В случае налиция деполяризаторав анализируемом растворе через ячейку протекает ток, имеющий как активную, так и реактивную составляющие.На входе усилителя 11 переменноготока действует сигнал 30, сдвинутыйпо фазе относительно реактивногосигнала 29. При этом фазовый детекторвырезает несимметричную часть синусоиды 29, которая интегрируется интегратором 16. Результат интегрирования 35 запоминается на интеграто 883733ре 16 на время записи в запоминающее устройство 2 по команде 31. Затем интегратор по команде 32 устанавливается в исходное состояние.Записанное в запоминающее устройство значение тока 36 пропорциональное активной составляющей тока ячейки, поступает на вход регистратора 22, В следующем периоде синусоидального напряжения процесс измерения повторяется.Быстродействующий, чувствительный полярограф может быть использован как в исследовательских целях, так и при массовом экспресс-аналиЭе технологических продуктов предприятий химической промышленности, цветной и черной металлургии.формула изобретенияПолярограф переменного тока, содержащий генератор постоянного поляризующего напряжения, генератор низкой частоты и генератор развертки, соединенные со входом стабилизатора напряжения, к выходу которого подключена трехэлектродная полярографическая ячейка, вспомогательный электрод которой соединен с устройством синхронизации отрыва ртутной капли, рабочий электрод с токоснимающим резистором, последовательно соединенные усилитель переменного тока, фазовый детектор и регистратор, 30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Брук Б,С, Полярографические методы. М "Энергияф, 1972, с, 127.2. Авторское свидетельство СССР М 457024, кл. 6 01 й 27/48, 1974. фазовращатель, подключенный к фазовому детектору,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениячувствительности и быстродействия,он дополнительно снабжен устройствомуправления фазовым детектором, двумяодновибраторами, интегратором, схемой совпадения, запоминающим устройством и двумя ключами, при этом вход 1 О устройства управления фазовым детектором подключен к выходу фазовращателя, а выход - к управляющему входуфазового детектора и ко входу первогоодновибратора, выход которого соеди нен с первым входом схемы совпаденияи входом второго одновибратора, выход которого подключен к управлящемувходу первого ключа, подключенногопараллельно интегратору вход которогосоединен с выходом фазового детектора, а выход - со входом второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом схемы совпадения, авыход - через запоминающее устройство с регистратором, второй вход схе. мы совпадения соединен с выходомустройства синхронизации отрыва капли и с управляющим входом генератораразвертки.