УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ Российский патент 1998 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к автоматическому, неразрушающему и экспрессному контролю состава растворов и может найти применение к области электроаналитической химии топлив, объектов окружающей среды и технологий.

Известно устройство для определения состава растворов, содержащее генератор переменного напряжения, блок делителей частоты, многовходовой коммутатор, блок токозадающих резисторов, электрохимический датчик, цифровой вольтметр, блок автоматической обработки, реле времени, триггер, счетчик, генератор тактовых импульсов и преобразователь (например, авт. св. N 1818579, G 01 N 27/02).

Недостатками данного устройства являются вероятность внесения ошибки в результаты измерений из-за отсутствия информации о конце переходного процесса на электродах электрохимического датчика, предусмотрена лишь трехминутная задержка регистрации напряжения датчика и только первой частоты тока поляризации, что не дает гарантии окончания переходного процесса на электродах электрохимического датчика как на первой, так и на последующих частотах; меньшие возможности изменения параметров измерений из-за очень широкого разноса задаваемых частот при определении состава многокомпонентных растворов; сложность аппаратурного оформления.

Задачей изобретения является повышение точности и надежности определения состава растворов.

Поставленная задача решается тем, что устройство для автоматического определения состава растворов содержит генератор переменного напряжения, блок токозадающих резисторов, соединенный с электрохимическим датчиком, включающим электроды, и цифровой вольтметр, подключенный к электронно-вычислительной машине (ЭВМ), обеспечивающей обработку измерений и вычисление состава анализируемого раствора. Причем оно дополнительно содержит амплитудный детектор, подключенный между электродами электрохимического датчика и цифровым вольтметром, а в качестве генератора переменного напряжения устройства использован генератор, входящий в состав ЭВМ, обеспечивающий возможность программного задания и изменения частоты переменного напряжения, а также контроля окончания переходного процесса на электродах электрохимического датчика, при этом выход ЭВМ подключен к блоку токозадающих резисторов.

Устройство для автоматического определения состава растворов (см. чертеж) содержит ЭВМ 1, блок токозадающих резисторов 2, электрохимический датчик 3, амплитудный детектор 4 и цифровой вольтметр 5.

Устройство для автоматического определения состава растворов работает следующим образом.

Анализируемый раствор заливается в электрохимический датчик 3 и после пуска программы ЭВМ 1 начинает выдавать заданное переменное напряжение фиксированной частоты через блок токозадающих резисторов 2 на электрохимический датчик 3. От протекающего тока, значение которого задано токозадающих резистором, на электрохимическом датчике создается падение напряжения, которое поступает на амплитудный детектор 4, выпрямляется им и после этого измеряется цифровым вольтметром 5. Цифровой вольтметр преобразует аналоговый сигнал в цифровой и передает информацию в ЭВМ для запоминания. Цикл измерений на данной частоте периодически повторяется до тех пор, пока разность между предыдущим и последующим результатами измерений не будет меньше установленного допуска. После запоминания последнего значения напряжения ЭВМ согласно программе переходит к циклу измерений на второй частоте. Количество частот равно числу компонентов. По окончании полного цикла измерений на основании решения системы линейных уравнений ЭВМ вычисляет содержание каждого компонента в анализируемой смеси.

Калибровка сводится к определению калибровочных коэффициентов системы уравнений для растворов анализируемых веществ с известной концентрацией. Минимальное количество эталонных растворов должно быть равно количеству анализируемых веществ. По окончании цикла измерений всех эталонных растворов в соответствии с алгоритмом калибровки ЭВМ вычисляет коэффициенты системы линейных уравнений (калибровочные коэффициенты).

Устройство для автоматического определения состава растворов может быть реализовано на основе персональных ЭВМ (например, "Электроника БК 00101", РС 386/7), и цифровом вольтметре (например В721 A). Блок токозадающих резисторов МЛТ 1 1,0; 4,7; 20; 10; 51; 100; 200 кОм. Электрохимический датчик представляет собой стакан цилиндрической формы диаметрами: внешним 40 мм, внутренним 20 мм и глубиной 50 мм, закрывающийся крышкой, в которой закреплены два электрода из стали Х18Н10Т длиною 40 мм, шириной 10 мм и толщиною 3 мм на расстоянии 5 мм друг от друга. Крышка и стакан, выполненные из фторопласта, имеют кольцевую проточку для фиксации электродов по глубине. Амплитудный детектор содержит диод Д20, конденсатор емкостью 100 пФ и резистор МЛТ 2 180 кОм.

Преимуществами данного устройства по сравнению с прототипом являются:
точное определение окончания переходных процессов позволяет значительно повысить надежность установки, а точность измерений увеличивается в 1,5 - 2 раза;
возможность гибкого варьирования частот поляризующего напряжения обеспечивает повышенную точность определения при анализе многокомпонентных систем;
упрощение установки повышает надежность проведения измерений.

Устройство для автоматического определения состава растворов содержит ЭВМ 1, блок токозадающих резисторов 2, электрохимический датчик 3, амплитудный детектор 4 и цифровой вольтметр 5. ЭВМ 1 включает генератор переменного напряжения и обеспечивает программируемое задание и изменение частоты переменного напряжения, контроль окончания переходного процесса на электродах электрохимического датчика и обработку измерений. 1 ил.

Устройство для автоматического определения состава растворов, содержащее генератор переменного напряжения, блок токозадающих резисторов, соединенный с электрохимическим датчиком, включающим электроды, и цифровой вольтметр, подключенный к электронно-вычислительной машине (ЭВМ), обеспечивающей обработку измерений и вычисление состава анализируемого раствора, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит амплитудный детектор, подключенный между электродами электрохимического датчика и цифровым вольтметром, причем в качестве генератора переменного напряжения устройства использован генератор, входящий в состав ЭВМ, обеспечивающей возможность программного задания и изменения частоты переменного напряжения, а также контроля окончания переходного процесса на электродах электрохимического датчика, при этом выход ЭВМ подключен к блоку токозадающих резисторов.