Хронопотенциометр

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ(73) ГосударственноенауЧнопрои 3 в 0 Д ствепное обьелпненпепромьппленпой эколо 1 пиЧа 3 мехапобр(56) 1. Авторское свидетельство СССР ю 426179, кл. Ц 01 Н 27/26, 1967.2. Авторское свидетельство СССР н 344341, кл. С 01 Н 27/26, 1965.(54)57 ХРОНОПОТЕНЦИОМЕТР содержащнн электрохимическую ячейку, соединенную с первым выходом гальваноста та н входом усилителя. реле времени,вход которого связан с выходом первого блока задержки, а два выхода соединены с гапьваностатом причем один выход подсоединен н первому входу гальваностата непосредственно, а ДРУ гон подсоединен к второму входу галь 2ваностата через второй блок.задержкн н регистратор, о т л и ч а ю Щ н й С Я тем, что, с целью повышения точности н чувствительности измерения. он снабжен аналоговм запоминающим устройством. компаратором. эадатчиком напряжения. интегратором и вычнтающнм устройством, причем опорные входы аналогового эапоммнаюн щего устройства и компаратора соединены с вадатчнком напряжения, а ниформационные входы - с выходом усич лителя первый выход компаратора соединен с управляющим входом интегратора, который связан по своему пне тегрирующену входу с вторы выходом гальваноотата при этом выход аналогового эапоминающего устройства соединен с первым входом вычитающего устройства, второп вход которого связан с выходом интегратора, а выход - с регистратором. причем управляющий вход аналогового запоминающего устройства соединен с дополнительным выходом второго блока ведер кн, а второй выход компаратора подключен к входу первого блока вадвржкн.изобретение относится к измерительной технике, предназначено для электрохимического анализа растворов и может быть применено в металлургической, радиотехнической н других отраслях пртншпюнностн.Известно устройство для автоматнческого электрохимического количественного анализа многокомпонентных растворов, содержащее термостатированную электролитическую ячейку,блок фиксации потенциалов и измерения времени растворения, галвваностат,датчик времени осаждения, блок управления, пересчетный блок, регистратор и сканирУЮЩни блокизвестно также устройство для автоматического количественного определения веществ в растворах, содержащее электронный блок, источник стабилизированного питания, термостатированную электролнзную ячейку,узел фиксации и контроля потенциалов, блок задания и измерения времени, програмирующии блох и регистратордНедостатками известных устройств являются малая чувствительность и большая погрешность анализа из-за отсутствия компенсации емкостного тока.Наиболее близким к предлагаемому является хронопотенциометр, содержащий злектрохнмическую ячейку,соединенную с первым выходом гальваностата и входом усилителя, реле времени, вход которого связан с выходом первого блока.задержкн а два выхода соединены с гальваностатом, причем один выход подсоединен к первому входу гальваностата непосредственно, а другой подсоединен к второму входу гальваностата через второи блок задержки и регистратор. Устройство содержит также блок определения точек перегиба, состоящий из дифференцирующего усилителя и порогового устройства, и программное устройство.принцип работы прототипа основан на измерении потенциала электрода электрохимической ячейки в процессе анодного и катодного осаждения с учетом инерционных факторов ЕД.Недостатками такого устройства являются повышенные значения погрешности и малая чувствительность измерения, что объясняется отсутствием компенсации емкостного тока, связанного с перезарядкои двонногослоя.Поставленная цель достигается тем, что хронопотенциометр, содержащий злектрохимнческую ячейку, соединенную с первым выходом гальваностата и входом усилителя, реле времени. вход которого связан с выхо Аддом первого блока задержки, 6 два выхода соединены с галЬвапостатом причем один выход подсоединен к первому входУ гальваностата непосредственно, а другая подсоединенк второму входу галвваностата через второй блок задержки и регистратор,снабжен аналоговым запоминашцнм устройством, компаратором, 3 адатчн КОЪЩНЭПРЯЖЕННП, ИНТВГРЗТОПОМ И ВЫЧИТЗЮЕЦНМ устроиствомтричем ОПОРНЫЕвход аналогового запоминающего устройства и компаратора соединены с задатчиком напряжения, а информацнонне входы с выходом усилителя, первын вышод компаратора соедииен С УПРЗВЛЯЮЩНМ ВХОдом-интегратора, который связан по своему интегрирующему входу С ВТОрым-выходом гальваностата, при этом выход аналогового запоминающего устройства соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого связан с выходом интегратора, а выход с регистратором, причем управляюшип вход аналогового запоминающего устройства соединен с дополнительным выходом второго блока задержки, а второй выход компаратора подключен к входу первого блока задержки.Принцип действия хронопотенцио метра основан на компенсации емкостной составляющей тока, связанного с перезарядкои двойного слоя.Величина зарядацс, требуемая для перезарядки двойного электрического слоя за время протекания электрохимической реакции, определяется уравнениемемкость двойного электри ческого слоя- изменение потенциала рабочего электрода за время протекания электрохимической реакции.Заряд Оф , затрачиваемый непосредственно на реакцию злектроактив ного вещества на поверхности рабочего электрода, определяется соотношениемобщая величина заряда,прошедшего через яченку за время протекания электрохимческон реакции.Поскольку емкость двойного электрического слоя для данного электрода величина постоянная, то изменение потенциала рабочего электрода за время протекания электрохимической реакции можно использовать для компенсации емкостной составлярщеи.на фнг.1 изображена структурная схема устройства на фиг.2 - график временной зависимости потенциала рабочего электрода.Устройство содержит электрохимическую ячейку 1, галъваностат 2,задатчнк 3 напряжения, усилитель 4,первый блок 5 задержки, аналоговое запоминающее устройство 6, компаратор 7, реше В времени, регистратор 9 вычнтающее устройство 10, интегратор 11 второй блок 12 задержки.Устройство работает следующим образом.По команде с блока 5 задержки включается-реле 8 времени. Одновременно включается гапьваностат 2,начинается цикл катодного осаждения. После окончания установленного заранее интервала реле 8 времени отключает гальваностат от электрохимическои ячеикн 1 и подает сигнал на включение блока чадержки. Через не которое время, необходимое для остановки вращения рабочего электрода, успокоения раствора и установления равновесного потенциала, блок 12 задержки подает управляющий сигнал на фиксирование потенциала рабоч чего электрода аналоговым запомнаю щим устройством относительно напряжения с выхода задатчика 3 (т.е. фиксируетсяьои включает гальваностат 2,выходной сигнал которого реверсиру ется начинается цикл анодного раст ворения. при этом с выхода интегратора формируется сигнал, величина которого прямо пропорциональна заря ду, прошедему через ячейку за время протекания электрохимической реакдции.Величина потенциала рабочего злект рода усиливается блоком 4.При равенстве напряжения с выхода усилителя 4 и задатчнка 3 срабатывает компаратор 7. Величина потенциала задатчика устанавливается заранее с таким расчетом. чтобы растворение анализируемого элемента с поверхности рабочего электрода полностью закончилось. компаратор включает блок 5 задержки и отключает интегратор. Формирование напряжения на интеграторе прекращается и напряжение поступает на первый вход вычитающего устройства. На второн вход поступает напряжение прямо-пропорциональное заряду. затраченному на перезарядку двойного электрического слоя с выхода аиалогового-запоминающего устройства 6.С выхода вычитающего устройства напряжение, пропорциональное заряду затраченному непосредственно на реакцию электроактивного вещества на поверхности рабочего электрода,поступает на регистратор. Таким образом, регистратором фиксируется концентрация определяемых ионов с учетом компенсации емкостного тока.Через некоторое время. необходимое для фиксации результатов измерения н регенерации рабочего электрон да, блок 5 задержки включает реле В времени и цикл измерения повторяется.По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет уменьшить мультиплнкативную погрешн ность более чем в три раза и на порядок повысить чувствительность измерения.7 8 1 1 я днем д ватт гдщт ми 3 1 и ч 1 ц Г 1 ь П й аВерстка Казпатент, Исполнитель А.Е.Бекенева Ответственный за выпуск Э.З. Фаизова