Электрохимический датчик концентрации кислорода Советский патент 1983 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к устройствам первичного преобразования физико-химических параметров водной среды и может найти применение в измерительных комплексах, предназначенных для гидрологических исследований, в частности для определения концентрации кислорода в воде.

Известны устррйства первичного преобразования физико-химических параметров водной среды, содержащие расположенные на изоляторе электроды с выводами- для их подключения к внешней цепи fl.

Нашболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля кислородного режима жид ких и газовых сред,включающее корпус, в которрм расположены блок электродов с двумя электродами, выполненный в виде цилиндра,и электролитную камеру,, на,торце которой расположен мембрана. Один из электродов вмонтирован в торцовую часть наконечника блока j электродов, а второй -электрод размещен на наружной поверхности блока электродов. В .этом устройстве электролитная . образована блоком электродов и корпусом 2}.

Недостатками известного устройст ва являются наличие конструктивного предела уТ еньшения диаметра торцовой поверхности камеры,что ограничивает :. возможность применения известного датчика при измерениях в малых исследуемых объемах, и невозможнбсть регули рования чувствительности датчика.

Первый недостаток обусловлен

10 размещением в торцовой плоскости блока электродов, а второй - поршневым действием подвижного блока электродов, снабженного регулирующей гайкой, на объем электролита. В част15ности, при вращении регулирукмдей гайки в направлении перемещения блока электродов в сторону мембраны последняя прогибается в противоположную от него сторону, так как объем элек20тролита, вытесненный блоком электродов, должен оставаться неизменным.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика и повьииение чувствительности.25

Поставленная цель достигается тем, что в датчике, содержащем , в котором расположен блок электродов с двумя электродами, выполненный в виде цилиндра, электролитную

30 камеру на торце которой расположена

мембрана, электролитная камера размещена внутри блока электродов и ее входное отверстие расположено на торцовой поверхности блока, при этом первый электрод выполнен в виде шайбы, второй электрод размещен на внутренней поверхности камеры, а полость

.камеры сообщается с окружающей средой посредством цилиндрического канала, в котором размещен поршень.

Предложенное устройство позволяет расширить функциональные возможности датчика при измерении в малых объемах концентрации растворенного кислорода, например при исследовании потребления кислорода икрой рыб. Площад торцовой поверхности датчика в области мембраны определяется в предлагав емом устройстве суммарным размером электролитной камеры и корпуса. Таким образом, достигается конструктйвная возможность уменьшения поверхности, соприкосновения, чувствительной области датчика с исследуемым объемом, что и является определяющим при исследовании микроструктур,

Повышение чувствительности достигается наличием поршня, регулирующего степень йрижатия мембраны к измерительному электроду.

При этом перемещение поршня, не связанного с электродами, вызывает изменение объема электролитной камеры, что компенсируется соответствующим изменением кривизны эласт-ичной мембраны, находящейся в не-посредственной близости от неподви ного торцового измерительного электрода.. Таким образом обеспечивается регулирование чувствительности датчика.

На чертеже схематично изображен датчик физико-химических параметров, разрез.

Датчик состоит из корпуса 1, в котором размещен цилиндрический блок 2 электродов, выполненный из диэлектрического материала (например, стекла). Внутри последнего размещена электролитная камера 3, входное отверстие которой расположено на торцовой поверхности блока 2. На этой поверхности укреплен электрод 4, выполненный в виде шайбы, а на поверхности камеры 3 размещен второй электрод 5. Оба электрода снабжены выводами 6 для подключения к измерительной схеме. Блок 2 закрыт мембраной 7 с фиксирующей шайбой 8 и герметизирующим кольцом 9. Мембрана 7 закреплена с помощью гайки 10.

Блок электродов снабжен цилиндрическим каналом 11, соединяющим .полость электролитной камеры 3 с окружающей средой, и поршнем 12, размещенным в этом канале. Шток 13 поршня 12 выполнен в виде винта.

При использовании датчика в качестве анализатора растворенного кислорода его работа, ,основанная на полярографическом рпособе измерения кислорода, происходит следующим образом.

При подаче на электроды 4 и 5 напряжения определенной величины в цепи, образованной электродами и электролитом, находящимися в камере 3, возникает электрический ток. Величина тока пропорциональна концентрации растворенного кислорода. Моле1кулы кислорода диффундируют через полимерную мембрану 7 к электроду 4,. на котором происходит их электроBOccTaHOBj;ieHHe, при этом мембрана 7, проницаемая практически только для кислорода, обеспечивает селективност измерения и предотвращает загрязнение электролита. Величина тока зависит также от степени прижатия мембраны 7 к электроду 4, Регулировка степени прижатия осуществляется пе-ремещением поршня 12 в канале 11 путем поворота штока 13, поскольку камера 3 заполнена электролитом, объем которого остается постоянным.

Использование датчика в качестве первичного преобразователя электро проводности в отсутствие мембраны 7 производится одним из известных способов измерения электрического сопротивления или проводимости исследуемой среды системой, состоящей из дву и более электродов.

Степень прижатия мембраны 7 к электроду 4 обуславливает величину тока, протекающего между электродс1ми 4 и 5, что позволяет р.егулиро ать чувствительность датчика и таким повысить его чувствительность.

Предлагаемое устройство обладает универсальными возможностями и позволяет проводить измерения в микрообъектах с высокой чувстви ельностью.

Формула изобретения

Электрохимический датчик концентррации кислорода, содержащий корпус, в котором расположен блок электродов с двумя электродс1ми, выполненный в виде цилиндра, и электролитн ю ка.меру, на торце которой расположена мембрана, о.т-личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика и повышения чувствительности, электролитная камера размещена внутри блока электродов и ее входное отверстие расположено на торцовой поверхности блока, при этом первый электрод выполнен в виде шайбы, второй электрод размещен на внутренней поверхности, камеры, а полость камеры сообщается с окружающей средой посредством ци.линдрического канала, в котором размещен поршень.

Источники информации, принятые во внимание при экспергизе

1, Уигерман М.Н, и ns. Техника океаяологических наблюдений на поисковых и промысловых судах. М., Пищевая промышленность, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР 480007,кл. G 01 N 27/50,, 1973

Ч прототип).