Хронопотенциометр Советский патент 1984 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для электрохимического анализа растворов и может быть применено в металлургической, радиотехнической и других отраслях промышленности. Известно устройство для автоматического электрохимического количественного анализа многокомпонентных растворов, содержащее термостатированную электролитическую ячейку блок фиксации потенциалов и измерени времени растворения, гальваностат, датчик времени осаждения, блок управ ления, пересчетный блок., регистратор и сканирующий блок fij . Известно также устройство для автоматического количественного определения веществ в растворах, содержащее электронный блок, источник., стабилизированного питания,термостатированную электролизную ячейку, узел фиксации и контроля потенциалов, блок задания и измерения времени, программирующий блок и регистратор 2 . Недостатками известных устройств являются малая чувствительность и большая по-грешность анализа из-за отсутствия компенсации емкостного тока. Наиболее близким к. предлагаемому является хронопотенциометр, содержащий электрохимическую ячейку, соединенную с первым выходом гальва и входом усилителя, реле времени/ вход которого связан с выходом первого блока.задержки,а два выхода соединены с гальваностатом, причем один выход подсоединен к первому . входу гальваностата непосредственно, а другой подсоединен к второму входу гальваностата через второй блок задержки и регистратор. Устрой ство 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 з . Недостатками такого устройства являются повышенные значения погреш ности и малая чувствительность изме рения, что объясняется отсутствием компенсации емкостного , связан ного с перезарядкой двойного .слоя. Цель изобретения - повышение точ ности и чувствительности измерения. Поставленная цель достигается тем, что хронопотенциометр, содержа щий электрохимическую ячейку, соединенную с первым выходом гальваностата и входом усилителя, реле времени, вход которого связан с выхо- дом первого блока задержки, а два выхбда соединены с гальваностатом, причем один выход подсоединен к первому входу гальваностата непосредствен.но, а другой подсоединен к второму входу гальваностата через второй блок задержки и регистратор, снабжен аналоговым запоминающим устройством, компаратором, задатчиком, напряжения, интегратором и вычитающим устройством,причем опорные входы аналогового запоминающего устройства и компаратора соединены с задатчиком напряжения, а -информационные входы - с выходом усилителя, первый выход компаратора соединен с управляющим 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 управляющий вход аналогового запоминающего устройства соединен с дополнительным выходом второго блока задержки, а второй выход компаратора подключен к входу первого блока задержки. Принцип действия хронопотенциометра основан на компенсации емкостной составляющей тока, связанного с перезарядкой двойного слоя. Величина заряда QC , требуемая для перезарядки двойного электрического слоя, за время протекания электрохимической реакции, определяется уравнением Qc--Cb4, где С - емкость двойного электрического слоя i ДЧ - изменение потенциала рабочего электрода за время протекания электрохимической реакции. Заряд Qф , затрачиваемый непосредственно на: реакцию электроактивного вещества на поверхности рабочего электрода., определяется соотношениемQ P QO-QC, где QQ - общая величина заряда, прошедшего через ячейку за время протекания электрохимической 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, составля ощей. На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - график временной зависимости потенциала ра бочего электрода. Устройство содержит электрохимическую ячейку 1, гальваностат 2, защатчик 3 напряжения, усилитель 4 первый блок 5 задержки, аналоговое запоминающее устройство б, компаратор 7, реше 8 времени, регистра тор 9, вычитающее устройство 10, ин тегратор 11, второй блок 12 задержк Устройство работает следующим образом. По команде с блока 5 задержки включается реле 8 времени. Одновременно включается гальваностат 2, начинается цикл катодного осаждения После окончания установленного заранее интервала реле 8 времени отключает гальваностат от электрохими ческой ячейки 1 и подает сигнал на включение блока задержки. Через некоторое время, необходимое для остановки вращения рабочего электрода, успокоения раствора и установления равновесного потенциала, блок .12 задержки подает управляющий сигнал на фиксирование потенциала рабо чего электрода аналоговым запоминаю щим устройством относительно напряж ния с выхода задатчика 3 (т.е. фиксируетсялср и включает гальваностат выходной сигнал которого реверсируется, начинается цикл анодного раст ворения. При этом с выхода интегратора формируется сигнал, величина которого прямо пропорциональна заря ду, прошедшему через ячейку за врем .протекания электрохимической реакщии. Величина потенциала рабочего электрода усиливается блоком 4. При равенстве напряжения с выхода усилителя 4 и задатчика 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. Фор-, мирование напряжения на интеграторе прекращается и напряжение поступает на первый вход вычитающего устройства. Е1а второй вход поступает напряжение прямо- пропорциональное заряду,, затраченному на перезарядку двойного электрического слоя с выхода аналогового- 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 и регенерации рабочего электрода, блок 5 задержки включает реле 8 времени и цикл измерения повторяется. По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет уменьшить мультипликативную погрешность более чем в три раза и на порядок повысить чувствительность измерения.

ХРОНОПОТЕНЦИОМЕТР, содержащий электрохимическую ячейку, соединенную с первым выходом гальваностата и входом усилителя, реле времени, вход которого связан с выходом первого блока задержки, а два выхода соединены с гальваностатом, причем один выход подсоединен к первому входу гальваностата непосредственно, а другой подсоединен к второму входу гальваностата через второй блок.згщержки и регистратор, о т л и ч а ющ и И с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерения, ОН снабжен аналоговым запоминающим устройством, компараторрм задатчиком напряжения, интегратором и вычитающим устройством, причем опорные входы аналогового запоминающего устройства и компаратора соединены с задатчиком напряжения, а информационные входы - с выходом усф.лителя,. первый выход компаратора соединен с управляющим входом инт гратора, который связан по своему интегрирующему входу с вторым выходом g гальваностата, при этом выход аналогового запомин щего устройства соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого связан с выходом интегратора, а .выход - с регистратором, причем уп завляющий вход аналогового запоминающего устройства соединен с дополнив тельным выходе второго блока задержки, а второй выход компаратора О подключен к входу первого блока за3 держки. У1 | tn