Устройство для автоматической калибровки ионоселективных электродов Советский патент 1984 года по МПК G01N27/30 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматической калибровки ионоселективных электродов, используемых для определения -концентраций ан лизнруем-ах компонентов в различных .отраслях промьпипенности. Известно устройство для создания заданной концентрации пара в газе, которое может быть использовано для калибровки ионоселективных электродов, содержащее капилляр, присоединенный к газопроводу и образующий два ,V-образных колена Lll . Недостатками-этого устройства являются необходимость з периодичес кой подзаправке дозирующего капилля ра и нестабильность в работе, что не позволяет организовать автоматическую калибровку электродов. Известно устройство для приготов ления газовых смесей, которое может быть использовано для калибровки ионоселективных электродов, содержащее корпус, газопроницаемую мембрану, помещенную между основанием и крышкой и образующую с основанием камеру, и каналы со штуцерами для ввода и вывода газа, ввода газа-носителя и отвода газовой смеси C2J, Недостатком устройства является то, что оно не позволяет организовать автоматическую калибровку ионо селективных электродов, так как необходимо дискретно изменять режимные параметры устройства (расход газовой смеси, ее концентрацию и т.д.) . Кроме того, зависимость концентрации газовой смеси является нелинейной временной функцией, объя няемой физической сущностью процес са мембранного разбавления. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автомагической ровки ионоселективных электродов, содержащее потенциометрическую ячей ку, соединенную с измерител-1ьным преобразователем, В ячейку периодически заливают заранее приготовленн калибровочные растворы и по значениям измеренных ЭДС осуществляют калибровку электродов СзЗ. Недостатком данного устройства является периодичность процесса калибровки, связанная с многократной цикличной заливкой калибровочных растворов, и измерения ЭДС. Кроме того, нелинейность калибровоч ной характеристики , процесс ПОДЧИ-. няется уравнению Нернста Е (aiTi) приводит к различным погрешностям измерения в широком диапазоне изменения концентраций калибровочных ра воров. Цель изобретения - повышение точ ности калибровки путем получения ли нейной калибровочной характеристики и автоматизации процесса калибровки ионоселективных электродов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической Ксшибровки ионоселективных электродов, содержащее потенциометрическую ячейку, соединенную с измерительным преобразователем, дополнительно введены две емкости рля реактивов, соединенные с перистэльтическими насосами, снабженными электроприводом, динамический разбавитель, командное устройство, задающий блок, блок сравнения и сигнализатор, причем выходы перистальтических насосов соединены с соответствующими входами динамического разбавителя, выход которого соединен с входом потенциометрической ячейки, выход измерительного преобразователя подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого через задаю щий блок подключен к первому выходу командного ycTpioflCTBa, второй выход которого соединен с элЪктроприводом, а третий - с одним из входов сигнализатора, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения. На фиг. 1 предстсшлена структурная схема устройства; на фиг. 2 зависимость выходного сигнала потенциометрической ячейки с калибруемым фтор-селективным электродом от времени измерения. Устройство содергшт две емкости .1 и 2с реактивами, в одной из которых находится с-гандартный калибровочный раствор с максимсшьной концентрацие й измеряег-ялх ионов, а в другой - нейтральны буферный раствор, динамический разбавитель 3, два перистальтических н.асоса 4 и 5, которые приводятся Е действие электроприводом б, потенциометрическую ячейку с. калибруемым электродом 7 , измерительный преоб разователь 8, вторичный регистрнр-:/ющий прибор 9, блок 10 сравнения, задающий блок 11, командное устройство 12, сигнализатор 13, Устройство работает.следующим образом. Стандартный калибровочный раствор с максимальной концентргш.ией нзме-ряем з1х ионов из емкости 1 лодается перистальтическим насосом 4 в д iнaмический разбавитель 3. При достижении заданного уровня в рг.збавите-ле командное устройство выключает электропривод пёристальтиче ского насоса 4 и подача стандартного ка-. либровочного раствора прекращается. Затем командное устройство включает электропривод перистальтического насоса 5, которЕз1й подает нейтраль-. ный буферный раствор также з дкнамический разбавитель. Причем образующийся калибровочный раствор- непрерывно перетекает в измерительну потенциометрическую ячейку с кали руемым электродом 7, В динамическом разбавителе осуществляется непрерывное разбавление стандартног калибровочного раствора с максимал ной концентрацией измердег ых ионов в соответствии с выражением ССоб-: , где С - текущее значение концентрации калибровочного раст вора/ CQ - начальная максимальная концентрация измеряемых ионов калибровочного раст вора; V - скорость подачи нейтраль буферного раствора; W - объем раствора в динамич ком разбавителе; t - время, за которое происхо дит разбавление до зада концентрации. Таким образом, предлагаемое ус ство обеспечивает автоматическое проведение процесса калибровки с непрерывным получением калибровоч ного раствора с заданной концентр цией измеряемых ионов. В потенцирметрической ячейке с капибруемз1,«1 электродом измеряет ся текущая концентрация калибровочного раствора и на вход измерительного преобразователя выдает Iся сигнал, функционально связанН1-ЛЙ с текущим значением концентра ции калибровочного раствора соотношениемf, где EQ - константа, определяемая типом сравнительного электрода, Подставляя выражение (1J в соо °ношение (2 I получаем ™ RT .0 Из уравнения (3) следует, что при использовании предлагаемого устройства выходной сигнал потенциометрической ячейки 7 с калибруеылм электродом является линейной функцией времени измерения. На фиг, 2 представлена зависимость выходного сигнала потенциометрической ячейки с калибруемом фтор-селективным электродом от времени измерения при начальной максимальной концентрации фтор-иона в калибровочном растворе М, С выхода измерительного преобразователя сигнал, соответствукяций текущей концентрации измеряемых ионов, поступает на вход регистрирующего прибора, а также на вход блока сравнения, где происходит вычисление текущего значения чувствительности калибруемого электрода в соответствии с выражением (41 rex сравнение полученных значений с теоретическим значением чувствительности S gop для данного типа калибруемого электрода. Сигнал, соответствующий , поступает также на вход блока сравнения с выхода задающего блока 11, Если величина рассогласования STCOP и iyg определяемая критерием линейности по формуле , теор гек Lg .- iтеор L 0,03, сигдостигает значения нал с выхода блока сравнения поступает на сигнализатор 13, Таким образом, сигнализатор 13 однозначно определяет работоспособность калибруемого электрода, а также соответствие получаемой калибровочной характеристики теоретической градуировочной характеристике электрода. Так как при применении описанного устройства выходной сигнал потенциометрической ячейки с калибруемым электродом является линейной функцией времени измерения, погрещность калибровки является величиной посто-. янной во всем диапазоне калибровки. Лабораторные испытания подтвердили высокую надежность предлагаемого устройства, что позволяет использовать его для автоматического управления технологическими процессами ,

20

60 во 100 т .к Фи1.г

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ ЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ИОНОСЕЛЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, содержащее потенциометрическую ячейку, соединенную с измерительным преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности калибровки путем получения линейной калибровочной характеристики и автоматизации процесса калибровки ионоселективных электродов, в устройство дополнительно введены две емкости для реактивов, соединенные с перисталптическими насосами, снабженными электроприводом, динамический разбавитель, командное устройство, задающий блок, блок сравнения и сигнализатор, причем выходы перистальтических насосов соединены с соответствующими входами динамического разбавителя, выход которого соединен с входом потенциометрической ячейки, выход измерительного преобразователя подключен к первому входу блока сравнения,второй 1 вход которого через задающий блок (Л подключен к первому выходу командного устройства ,второй выход которого соединен с электроприводом,а третий - с одним из входов сигнализатора, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения. со 05 оо к