Полярограф переменного тока Советский патент 1988 года по МПК G01N27/48 

00 05 00

vj

О5

ю

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для полярографического анализа, и может быть использовано в целом ряде отраслей народного хозяйства - химической, металлургической и др.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет улучшения степени компенсации остаточного тока в широком диапазоне скоростей развертки и измеряемых токов.

На чертеже приведена функциональная схема полярографа переменного тока. .

Полярограф содержит генератор 1линейно меняющегося напряжения, потен- циостат 2, блок 3 управления, электрохимическую ячейку (ЭХЯ) 4, фазовра13

15

87622

ны соответственно к прямому и инверсному входам реверсивного счетчика 13, выходы которого подключены к со- ответствуювдам управляющим входам ре- зистивной матрицы 12,

Полярограф переменного тока работает следующим образом.

Под воздействием переменного напряжения с генератора 6, подаваемог.о через фазовращатель 5 и потенциостат 2 на ЭХЯ 4, в его цепи с катода возникает переменный остаточный ток, соде активную и емкостную состав- ляю1цие. Переменный ток ЭХЯ 4 усиливается и преобразуется в переменное напряжение усилителем 7 и подается на фазовый детектор 8, Пульсирующее напряжение с выхода фазового детектора

10

, Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к приборам для переменно-токового полярографического анализа, и может быть использовано в ряде отраслей народного хозяйства. Повышение точности измерений в широком диапазоне скоростей развертки и измеряемых токов осуществляется за счет автоматизированного устройства компенсации остаточного тока, введенного в полярограф известного типа и содержащего управляемую резистивную матрицу, включенную в цепь положительной обратной связи измерительного усилителя, реверсивный счетчик, два элемента И, генератор импульсов и логический инвертор. В режиме настройки схема обеспечивает автоматическую установку оптимального коэффициента положительной обратной связи усилителя, соответствующего нулевому значению остаточного тока. В режиме измерения стабильность коэффициента положительной обратной связи поддерживают одинаковой во всем диапазоне измеренных токов. Кроме того, компенсация остаточного тока производится автоматически, что существенно повышает производительность труда. 1 ил. S (Л

щатель 5, генератор 6 синусоидального 20 8 сглаживается фильтром 9 и подается

напряжения, дифференциальный усилитель 7, фазовый детектор 8, фильтр 9, регистратор 10, индикатор 11 нуля, управляемую резистивную матрицу 12, реверсивный счетчик 13, первый 14 и второй 15 элементы И, генератор 16 импульсов и логический инвертор 17,

Входы индикатора 11 нуля и регистратора 10 соединены между собой и под- .ключены к выходу фильтра 9, вход которого подсоединен к выходу фазового детектора 8, Первьй вход потенциоста- та 2 соединен с блоком 3 управления и с выходом генератора 1, Генератор 6

30 ется напряжение, равное напряжению логической единицы. Если значение остаточного тока больше нуля, т,е, положительное, то на выходе индикатора 11 нуля появляется напряжение логи-

через фазовращатель 5 подключен к вто- ческой единицы. Оно поступает на вход

рому входу потенциостата 2 и к входу опорного сигнала фазового детектора 8, сигнальный вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 7, Последний выполнен на операционном 40 усилителе, причем первьй инвертирую- вход усилителя соединен с катодом ЭХЯ 4, а второй, неинвёртирующий, вход через управляемую резистивную матрицу 12 соединен с нулевой шиной 45 устройства. Анод и электрод сравнения ЭХЯ 4 подключен соответственно к первому и второму выходам потенциостата 2,

Генератор 16 импульсов подключен к 50 первым входам обоих элементов И, вторые входы которых coe7 инeны между собой и подключены к выходу блока 3 управления. Третий вход второго элемента И 15 Через логический инвертор 17 55 соединен с третьим входом первого элемента И 14, который подсоединен к выходу индикатора 11 нуля. Выходы логических элементов И 14 и 15 подсоединеэлемента И 14 и логического инвертора 1 7 , с выхода которого напряжение ло -ического нуля поступает на вход элемента И 15, запрещая прохождение на его выход импульсов с генератора 16, Импульсы с генератора 16 проходят только на выход логического элемента И 14 и поступают на прямой вход реверсивного счетчика 13,

I.

С выходов реверсивного счетчика

I3 двоичный код поступает на входы резистивной матрицы 12, Устройство резистивной матрицы 12 аналогично, например, устройству матриц в умножающих цифроаналоговых преобразователях, т,е, при подаче на вход матрицы напряжения логического нуля электронный ключ матрицы 12 шунтирует сопротивление, номинал которого соответствует разряду счетчика. Таким образом, при изменении кода счетчика пропорционально меняется сопротивление матрицы 12, Перед началом настройки

на регистратор 10,

Полярограф работает в режимах настройки и измерения, В режиме настройки осуществляется автоматическая установка оптимального коэффициента положительной обратной связи по нулю остаточного тока на регистраторе 10, При этом с блока 3 управления на входы логических элементов 14 и 15 пода- .

ется напряжение, равное напряжению логической единицы. Если значение остаточного тока больше нуля, т,е, положительное, то на выходе индикатора 11 нуля появляется напряжение логи-

ческой единицы. Оно поступает на вход

элемента И 14 и логического инвертора 1 7 , с выхода которого напряжение ло -ического нуля поступает на вход элемента И 15, запрещая прохождение на его выход импульсов с генератора 16, Импульсы с генератора 16 проходя только на выход логического элемента И 14 и поступают на прямой вход реверсивного счетчика 13,

I.

С выходов реверсивного счетчика

I3 двоичный код поступает на входы резистивной матрицы 12, Устройство резистивной матрицы 12 аналогично, например, устройству матриц в умножающих цифроаналоговых преобразователях, т,е, при подаче на вход матрицы напряжения логического нуля электронный ключ матрицы 12 шунтирует сопротивление, номинал которого соответствует разряду счетчика. Таким образом при изменении кода счетчика пропорционально меняется сопротивление матрицы 12, Перед началом настройки

счетчик 13 обнуляется, следовательно сопротивление матрицы 12 R также рано нулю, В этом случае коэффициент положительной обратной связи

J RM

-- R;TR-

где R - сопротивление обратной связи усилителя 7;

R - сопротивление матрицы 12, практически равен нулю,

В процессе настройки на счетчик 13 начинают поступать импульсы с генератора 16. Изменяющийся двоичный код со счетчика I3 поступает на входы резистивной матрицы 12, увеличива сопротивление матрицы 12, При этом коэффициент положительной обратной связи о{пос возрастает, все в большей степени уменьшая остаточньй ток на регистраторе 10, Как только он становится равным нулю, на выходе индикатора 11 нуля появляется напряжение логического нуля. Поступление импульсов на прямой вход реверсивного счет чика 13 прекращается, и начинается поступление импульсов на инверсный вход, что приводит к некоторому умен шениюо пйс и увеличению остаточного тока. Как только остаточный ток пре- высит нулевой уровень, на выходе индикатора 11 нуля снова появится напряжение логической единицы и т,д.

Автоподстройка продолжается до достижения линейно изменяющимся напряжением потенциала, близкого к потенциалу пика определяемого элемента. При достижении этого потенциала с блока 3 управления на входы элементов И 14 и 15 поступает напряжение логического нуля, которое препятствует поступлению импульсов с генератора 16 как на прямой, так и на ин-/ версньш .входы реверсивного счетчика 13, Реверсивньш счетчик 13 запомина- ет код, соответствующий оптимальному значению пос ( олт ) и хранит его без изменения как угодно долгое время. Оптимальное значение положительной обратной связи также постоянно как угодно долгое время и его стабильность не зависит от скорости развертки (от времени запоминания). Кроме этого, крутизна изменения сопротивления матрицы 12 не зависит от величи0

5

0 5 о

5

ны,4опг поэтому стабильность положительной обратной связи одинакова в любом диапазоне измеряемых токов.

Формула изобретения

Полярограф переменного тока, содержащий генератор линейно меняющегося напряжения, потенциостат, блок управления, электрохимическую ячейку, фазовращатель, генератор синусоидального напряжения, дифференциальный усилитель, фазовый детектор, фильтр, регистратор и индикатор нуля, выход которого соединен с входом регистратора и выходом фильтра, причем вход последнего подключен к выходу фазового детектора, первый вход потенциостата соединен с блоком управления и с выходом генератора линейно меняющегося напряжения, генератор синусоидального напряжения через фазовращатель подклю-. чен к второму входу потенциостата и к входу опорного сигнала фазового детектора, сигнальный вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, первый вход которого подключен к катоду электрохимической ячейки, анод и электрод сравнения которой подсоединены соответственно к первому и второму выходам потенциостата, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены управляемая резистивная матрица, реверсивный счетчик, два элемента И, генератор импульсов и логический инвертор,причем генератор импульсов подключен к первым входам обоих элементов И,вторые входы которых соединены между собой и подключены к выходу блока управления, третий вход второго, элемента И через логический инвертор соединен с третьим входом первого элемента И, который подсоединен к выходу индикатора нуля, выходы элементов И подсоединены соответственно к прямому и инверсному входам реверсивного счетчика, выходы которого подключены к соответствукицим управляющим входам резистивной матрицы, один из полюсов которой соединен с вторым входом дифференциального усилителя, а другой - с нулевой шиной полярографа.