Устройство поверки первичных преобразователей ионной активности в растворах Советский патент 1983 года по МПК G01N27/50 G01N27/56 

Изобретение относится к устройствам дпя потенциометрических измерений и может быть применено для измерения электрохимического потенциала активности ионов в растворах и дпя поверкч параметров первичных преобразователей ионной активности. , Известно устройство для потенциометрических измерений активности ионов в растворах, состоящее из первичных преобразователей - индикаторных электродов, электрода сравнения, дополнительного электрода и вторичных высокоомных измерительных преобразователей с показываюЕЦими прибора- ми, по одному на каждый первичный преобразователь CllОднако в этом устройстве с увеличением числа индикаторных элек;гродов возрастает соответственно количество вторичныхJпреобразователей и показывающих 11риборов, что кроме удорожания устройства вызывает необходимость в калибровке большого чи.сла вторичных измерительных преобразователей и показывающих приборов. Кроме того, устройство позволяет измерять параметры растворов, но его нельзя применить для поверки параметров первичных преобразователей активности ионов в растворах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для поверки первичных преобразователей ионной активности в растворах, содержащее электрод сравнения, подключенный через реле к общей шине устройства, дополнительный контактнь1й электрод, три коммутатора, реле по одному на каждое коммутируемое направление, вспомогательные реле, высокоомный согласующий преобразователь, вход которого соединен через реле с коммутаторами, а выход - с последовательно соединенными цифровым- вольтметром, электронной клавишной вычислительной машиной (ЭКШ) , цифропечатаю1иим устройством 2

Однако при числе поверяемых одновременно первичных преобразователей, внутреннее сопротивление которых достигает 10 Ом, равном 10 и при использовании электрометрических реле имеющих сопротивление между контактами на разрыв порядка , погрешность измерения электрохимического потенциала не может быть меньше величины 210 В для диапазона измерения от О до ±2 8. Погрешность измерения сопротивления изоляции электродов при тех же условиях не может быть меньше 10% в диапазоне до 10 Ом.

Цель изобретения - повышение точности поверки первичных преобразователей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее электрод сравнения, подключенный через реле к общей шине устройства.

дополнительный контактный электрод, три коммутатора, реле по одному на каждое коммутируемое направление, вспомогательные реле, высокоомный согласующий преобразователь, вход которого соединен через реле с коммутаторами, а выход - с последовательно соединенными цифровым, вольтметром, электронной клавишной вычислительной машиной (ЭКВМ) цифропечатаютим устройством, дополнительно введены по два реле на каждое коммутируемое направление, а именно: два выхода первого коммутатора, один выход второго коммутатора, поверяемые электроды, причем в каждой триаде реле по одно;/;/ контакту каждого реле соединены между собой, причем первое реле каждой триады нормально разомкнутым контактом соединено с коммутируемым направлением, второе реле каждой триады нормально замкнутьм контактом соединено с выходом высокоомного согласующего преобразователя, третье реле каждой триады нормально разомкнутым контактом соединено с входом высокоомного согласующего преобразователя, причем реле, подключающие выходы первого и второго коммутаторов, подсоединены непосредственно к входу высокоомного согласующего преобразователя а реле, подключающие поверяемые индикаторные электроды, подсоединены на вход высокоомного согласующего преобразователя через резистор.

На фиг. 1 представлена схема предслагаемого устройства, на фиг. 2 эквивалентная схема прототипа; на фиг. 3 - эквивалентная схема предлагаемого устройства (где - внутреннее сопротивление электрода; R сопротивление между контактами реле на разры, входное сопротивление ВС/ RH- нагрузка ВС; Е и Е .электрохимические потенциалы); на фиг. 4 и 5 - эквивалентные схемыустройств при измерении сопротивления изоляции для прототипа предлагаемого устройства соответственно.

Устройство (фиг. .1) содержит электрохимическую ячейку 1 с буферным раствором, электрод сравнения 2, поверяемые индикаторные электроды 3, . .. , 3„, контактный электрод 4, вспомогательное реле 5, вспомогательное, реле б, коммутатор 7, служащий для калибровки устройства, коммутатор 8, состоящий из попеременно подключаемых резисторов 9, 92, ..., 9,, для измерения сопротивления изоляции и внутреннего сопротивления поверяемых индикаторных электродов, коммутатор 10, служащий для попеременного подключения поверяемых электродов в измер. тельную cxei через реле 11 ; 11, 12,,; 12: 13; 1з,

14 14 1d 14 1л J- / -14, i4, ..., 14, 14, 14 ,

ПОДсоединенНИК на вход высокоомного согласующего прербразователя (0С) 15 Контакты реле с индексами и рабо тают на.замыкание, аГконтакты с индексами на размыкание при подключении соответствующего источника сиг нала на вход ВС 15. Указанные реле под однкм номером с индексами , , Ч , соединены междй собой одним из выводоа своих контактов. Реле с индексом вторым выводом контакта под соединены к источнику сигнала (комму татор 7, коммутатор 8, поверяемые электроды 3, 32, ..., 3). Реле с индексом вторыми выводами своих контактов подсоединены к низкбомиому выходу ВС 15. Реле с индексом своими вторыми выводами контакта подсоединены на вход ВС 15, причем реле , ..., 14J1J .подсоединены к входу ВС 15 через согфотивление защиты. Экраны поверяемых электродов в режиме измерения электрохимическог пот-чнциала подсоедийены к выходу ВС 15, а в режиме измерения сопротивления изоляции через контакт вспомогательного реле 16 на-них подается опорное напряжение +V. Низкромный выход ВС 1.5 подав на цифровой вольтметр 17, кодовый выход которого подан на ЭКВМ 18, обеспечивающую управление коммутаторами и расчет поверяемых параметров riep-r вичных Преобразователей, которые впечатываются подсоединенном к ЭКВМ 18 цифропечатаюЩем устройстве 1 - . . Устройство работает следующим образом, . : Измерение электрохимического потенциала с поверяекых элекгродов. Рассмотрим из|иГерение значения электрохимического потенциала с электрода 3. Сигналом управления с ЭКВМ 18 конт.актыреле 14, 1 4 каются, а контакт реле 14, размыкается. Всё остальные реле, подклю- чающие к входу ЕС -IS другие источник сигнала, находятся в исходном положе нии. Подача н.а .экранЕЫ потенциала, практически равного измеряемому (так как коэффициент передачи по напряжению для ВС 15 К 4), обеспечивает эквипотенциальное экранирование источника. сигнала 3. Для того, чтобы оценить преимущество предлагаемого устройства перед прототипом, рассмотрим их эквйвалентные схемы. Для простоты возьмем два канала (один замкнутый, другой разомкнутый), и оценим токи ;утечки, вызывающие взаимовлияние каналов Для точного йз «фения электрохимического потенциад а (в данном случае Е) необходимо чтобы R зд « eir Тогда ток утечки Зу|. равен 3 « Е1-Ч . JVT I В реальных условиях R 10 Ом, а разность Е,,-Е2 У исправных электродов одного типа может достигать величины . Тогда ток утечки 3 2 -10 А. В случае различных электродов эта величина м©жет быть много больше.. На фиг. 3 представлена эквивалентная схема предлагаемого устройства. Здесь ток утечки Зут,, из точки В в точку А определяется из соотношения т - А-Ув . -Г R Ток утечки J-jfn из точки С в точку А выглядит следующим образом - VA - Ус V А - УВ R Т.е. суммарные точки утечки, вызывающие в: аимовлияние каналов опре- деляются выражением т 2 (Уд- УВ). R. . Исходим из реальных соображений, . что.величина Уд- Vg определяется . точностью коэффициента передач.и К и реальное ее значение Ю В для : диапазона от О до +2 В. 0,, Т.е. подобное включени1е реле уменьшает взаимовлияние каналов приблизительно на три порядка, . если же поверяемые электроды разнотипны, то выигрыш от предложенной схемы гораздо выше. . . Измерение сопротивления йзолгщии электродов. Пусть надо измерить сопротивление изсхляции электрода 3 . Контакты реле 14.1, 14 замыкаются, контакты реле 14, размыкаются и к входу 15 подсоединяется цепь электрода 3. Контакт вспомогательного реле 5 размыкается, вспомогательное реле 16 подсоединя- . ет на экранные оплетки электродов опорное напряжение +V. Контакта 13. и замыкаются, а 13 размыкаются, коммутатор 8 подсоединяется к входу 15 и с его помощью образуется делитель напряжения между сопротивлением изоляции электрода 3-, и резисторами коммутатора 8. Аналогичная картина наблюдается при измерении сопротивления изоляции остальных элект- родов. . Рассмотрим эквивалентные схешы устройств при измерении сопротивления изоляции для прототипа (фиг. 4) и предлагаемого устройства (фиг. 5). Для простоты рассматривается слу-V чай для двух каналов: одного подкгао ченного измерительного канала и дщугого отключенного. Для обеих схем выполняется необходю-юе условие точного измерения Кцо(один.из резисторов коммутатора 8)« R а также следугощее отсюда условие R.

R R

КОЛ

Не ограничивая общности рассуждения, можно считать все опорное напряжение fV приложенным к сопротивлению изоляции измеряемого электрода RVO и сумме шунтирующих его сопротивлений: сопротивления изоляции 2-го электрода RMJO сопротивления контактами на разрыв подключающего реле R, Из этой схемы вытекает; ток

утечки не превыпшет величины

V

v- Исходя из прежних

. иь - соображений, суммарный ток утечки для схемы предлагаемого устройства

15

не прввьииает величины Зу, 3(УЛ - У)

R

Пусть R « 102ом, V 10 В, тогда ток утечки для экви.валентной схемы прототипа 3,, Ю а для схемы предложенного устройства

З-Ю-ЭА.

Очевидно резкое уменьшение взаимовлияния измерительных каналов и в этом случае.

Из эквивалентной схегчи прототипа можно вычислить, что при числе измерительных каналов равном 10 и измеряемого сопротивления изоляции равного Ю Ом, погрешность измерения сопротивления не лучше 10%. Для схемы предлагаемого устройстйа, задавшись этой точностью, можно резко снизить требовачия к реле, увеличить диапазон измерения сопротивлений изоляции, увеличить число поверяемых электродов, у которых имеется сопротивление изоляции..

Pui2

УСТРОЙСТВО ПОВЕРКИ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИОННОЙ АКТИВНОСТИ В РАСТЮРАХ, содержащее электрод сравнения, подключеннЕ гй через реле к общей щине устройства, дополнительный KOH-paKTHtaA электрод, три коммутатора, реле по одному на каждое коммутируемое направление, вспомогательные реле, высокоомный согласующий преобразователь, вход которого соединен через реле с коммутаторами, а выход - с последовательно соединенными цифровьм вольтметром, .электронной клавишной вычислительной машиной и цифропечатаювим устройствЬм, о т л и ч а-ю щ е с я- тем, что, с целью повышения точности поверки первичных преобразователей, дополнительно введены по два реле на каждое коммутируемое направление, а именно: два выхода первого кокмутатора, один выход второго коммутатора, поверяемые, электроды, причем в каждой триаде реле по одному контакту каждого реле соединены Между собой, причём первое реле каждой триады нормально разомкнутым контактом соединено с коммутируе1«м направлением, второе реле каждой триады нормально замкнутым контактом соединено, с выходом высокоомного согласующего преобразователя, третье рел (Л каждой триады нормально раэомкнутёЬ контактом соединено с входе вьлбокос омного согласующего преобюазоват аля, причем реле, подключающие выходы первого и. второго ко Ф1утато ров., подсоединены непосредственнр к входу высокоомного согласующего преобразователя, а реле, подключающие поверяемые индикаторные электроды, подсоед нены на вход высокоомндго согласующего преобразователя череэ резис sl тор.; со со vl

ФигЛ

К0М