Полярограф переменного тока Советский патент 1986 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к аналитическому контролю состава вещества, основанному на методах электрохими,- ческих исследований, оно может быть использовано в средствах полярографического и вольт-амперометрическрго контроля в различньгх отраслях народного хозяйства (цветная и черная металлургия, химия, медицина, геология и др.).

Целью изобретения является повышение точности при измерении поляро- трамм переменного тока за счет периодической (с частотой переменного поляризующего напряжения) компенсации дрейфа источника линейно изменяющегося поляризующего напряжения.

На фиг.1 изображена блок-схема по- лярографа; на фиг.2 - эпюры напряжений, иллюстрирующие работу устройства , где t - время, U, , U,, U , , 15 s Ujo - напряжение на выходе с соответствующего блока.

Полярограф содержит генератор 1 переменного напряжения, генератор 2 поляризующего напряжения, фазовращатель 3, потенциостат 4, трехзлек- тродную измерительную ячейку 5, блок 6 преобразования, регистратор 7, синхронизатор 8 отрыва капли, командное устройство 9 и блок IО коррекции нелинейности. Последний состоит из дву- полярного источника 11 стабильного напряжения, четырех управляемых клю чей 12-15, управляемого генератора 16 развертки, инвертора 17, двух ячеек 18 и 19 памяти и сумматора 20.

Выход генератора 1 переменного напряжения подключен к первому входу фазовращателя 3, выход которого соединен с первым входом потенциостата и выходом генератора 2. ПервьА электрод измерительной ячейки 5 подкхпо- чен к второму входу потенциостата 4, а второй электрод подключен к первому входу блока 6 преобразования второй вход которого соединен с выходом лотенциостата 4, третьим электродом ячейки 5 и через синхронизатор 8 с первым входом командного устройства 9, второй вход которого подключен к выходу генератора 1, а выходы к соответствующим управляющим входам блока 6 преобразования. Выходы блока 6 подключены соответственно к регистратору 7 и второму входу фазовращателя 3. Выходом блока 10 коррекции нелинейности является выход суммато- ра 20, подключенный к вьрсоду фазо10

15

20

25

1233029 :2

вращателя 3. Первьш вход управляемого генератора 16 развертки через нормально замкнутьш контакт первого ключа 12 соединен с положительным полю- сом двуполярного источника 11, отрицательный полюс которого подключен к нормально разомкнутому контакту - первого ключа 12 а выход генератора

16развертки соединен через инвертор

17с нормально разомкнутым контактом второго ключа 13 и через нормально замкнутый контакт второго ключа 13с первым входом сумматора 20 второй вход которого подключен через нормально замкнутый контакт третьего ключа 14 к выходу первой ячейки 8 памяти, вход которой через нормально разомкнутый контакт четвертого ключа 15 подключен к выходу сумматора 20. Нормально замкнутый контакт четвертого ключа 15 через вторую ячейку 19 памяти соединен с нормально ра- зомкнутьш контактом третьего ключа 14, Все управляющие входы ключей соединены с вторым входом генератора 16 развертки и подключены к первому выходу командного устройства 9.

Функц1 1я блока 10 коррекции нелинейности заключается в интегрировании однополярного стабилизированного напряжения постоянного тока с дискретной коррекцией нелинейности,

Для генератора 16 развертки, выполненного по электронной схеме в виде аналогового интегратора, характер- ныь параметром, ограничивающим линейность и точность установки линейно изменяющегося поляризующего напряже- .ния, является дрейф нулевого уровня. Сигнал дрейфа нулевого уровня интегрируется анало.говьм интегратором так же как и входное напряжение, задающее скорость развертки, что приводит к возникновению существенной нелинейности, особенно при малых скоростях развертки, когда уровень дрейфа соизмерим с уровнем задающего напряженияi

За промежуток времени, равнь й периоду переменнотокового поляризующего напряжения,, дрейф генератора 16 развертки можно аппроксимировать прямой линией.

30

35

40

45

50

При изменении полярности задающего напряжения дрейф будет оставаться од- 55 нополярным, что позволяет его минимизировать путем периодического сбрасывания интергратора в нулевое значение при непрерывном суммировании прямого

При изменении полярности задающего напряжения дрейф будет оставаться од- нополярным, что позволяет его минимизировать путем периодического сбрасывания интергратора в нулевое значение при непрерывном суммировании прямого

и инверсного сигналов от входного задающего ; напряжения.

На фиг.2 изображены эпюры, когда полярность сигнала дрейфа совпадает с полярностью задающего напряжеЛия, снимаемого с двуполярного источ 1ика стабильного напряжения в первом полу .периоде переменного поляризу бщего напряжения (фиг.2 эпюра q ) .

В первом полупериоде командным устройством 9 фо)мируется сигнал управления (эпюра ($), за время действия которого на вход генератора 16 через нормально замкнутый контакт первого ключа 12 поступает положительное напряжение с двуполярного источника II стабильного напряжения. Генератор 16 развертки выполненный в виде аналогового интегратора, вырабатьгоает входное напряжение, являющееся суммой интегратора (эпюра 6 ). Этот сиг- нал, пройдя инвертор 17 через нормально замкнутый контакт второго ключа 13, поступает на вход сумматора 20. Вырабатьгоаемое сумматором 20 напряжение поступает на вход потенцио- стата 4 и на вторую ячейку 19 памяти через нормально замкнутьтй контакт ключа 15, при этом на выходе ячейки 19 памяти, действует напряжение, изображенное на эпюре i , В этот момент Времени на второй вход сумматора подается нулевое напряжение с первой ячейки 18 памяти (эпюра а), поскольку в исходном положении обе ячейки памяти находятся в нулевом состоянии. Во втором полупериоде под действием команды от устройства 9 ключи 12-15 переходят в противоположное состояние. При этом происходит сброс выходного напряжения генератора 16 развертки (эпюра g, ) . Далее в схеме происходят аналогичные процессы, как и в первом пЪлупериоде, с той разницей, что ка вход сумматора 20 сигнал поступает непосредственно с генератора 16 развертки и с первой ячейки 18па- мяти,на выходе которой к этому моменту вьфабатьшается напряжение,величина которого определяется действующим значением напряжения, снятого с сумматора 20 в последний момент времени первого полупериода.

В прследующих периодах описанные процессы повторяются.

Таким образом, устраняется накапливание дрейфа (эпюра е) за счет периодического сброса напряжения дрейфа генератора 16 развертки при непрерывном суммировании задающего напряжения. Тем самым достигается высокая точность установки линейно изменяющегося напряжения и минимизируется от- клонение от линейности. На частоте переменного поляризующегося напряжения 100 Гц нелинейность напряжения разнёртки равна величине, полученной за один период коррекции, что числен- / но составит величину порядка 10 Ю---.

Формула изобретения

5 Полярограф переменного тока, содержащий генератор переменного напряжения, подключенный к первому входу фазовращателя, выход которого соединен с первым входом потенциостата

Q и выходом генератора поляризующего напряжения, трехэлектродную измерительную ячейку, первьгй электрод которой подключен к второму входу потенциостата, а второй к первому вход

5 блока преобразования, второй вход

которого соединен с выходом потенциостата, третьим электродом ячейки и через синхронизатор с первым входом командного устройства, второй вход

„ которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выходы к соответствующим управляющим Входам блока преобразования,, выходы которого подключены соответственно к

регистратору и второму входу фазоS

- вращателя, о тличающиися

тем, что, с целью повышения точности, в него введен блок коррекции нелинейности, содержащий двуполярньй источник стабильного напряжения, управляемый генератор развертки, инвертор, четыре ключа, две ячейки памяти и сумматор, выход которого является выходом блока и соединен с выходом фазовращателя, при этомпервьй вход генератора развертки через нормально замкнутый контакт первого ключа соединен с положительным полюсом двуполярного источника, отрицательный полюс которого подключен к нормально разомкнутому контакту первого ключа, а выход генератора развертки соединен через инвертор с нормально разомкнутым контактом второго ключа и через нормально замкнутый контакт второго ключа 5 с первы входом сумматора, второй вход которого подключен через нормально замкнутый контакт третьего ключа к выходу первой ячейки памяти,

0

5

0

вход которой через нормально разомкнутый контакт четвертого ключа подключен к выходу сумматора, при этом нормально замкнутый контакт четвертого ключа через вторую ячейку памя- , му выходу командного устройст- ти соединен с нормально разомкнутым ва.

контактом третьего ключа, причем все управляющие входы ключей соединены с вторым входом генератора развертки и подключены к перв о

Полярограф (П) предназначен для определения состава вещества методами полярографического и вольт-амперо- метрического контроля. Целью изобретения является повышение точности при измерении за счет периодической (с частотой переменного поляризующего напряжения) компенсации дрейфа источника линейно изменяющегося поляризующего напряжения. П содержит генератор переменного напряжения, фазовращатель, потенциостат, трехэлек- тродную измерительную ячейку, командное устройство, блок преобразования с регистратором-. Повьшение точности обеспечивается блоком коррекции нелинейности, в котором первый вход генератора развертки (ГР) через нормально замкнутьй контакт (К) первого ключа (Кл) соединен с положи- тельным полюсом двуполярного источника стабильного напряжения, отрицательный полюс которого подключен к нормально разомкнутому К первого Кл, а выход ГР соединен через инвертор с нормально разомкнутым К второго Кл и через нормально замкнутый К второго Кл с первым входом сумматора (С), второй вход которого подключен через нормально замкнутый К третьего Кл к выходу первой ячейки памяти, вход которой через нормально разомкнутый К четвертого Кл подключен к выходу С. Нормально замкнутый К четвертого Кл через вторую ячейку памяти соединен с нормально разомкнутым К третьего Кл. Все управляющие входы Кл соединены с вторым входом ГР и подкхпочены к первому выходу командного устройства П, Выходом блока коррекции является выход С. 2 ил. W CZ to со со о 1чЭ со

О а,

7

g

z:

:7

J

t

к

Редактор Р.Цицика

Составитель Ю.Коршунов

Техред Л,Сердюкова Корректор Е.Сирохман

Заказ 2761/44 Тираж 778 Подписное ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Ф(1.2 .