Устройство для потенциометрических измерений Советский патент 1989 года по МПК G01N27/52 

.

в

4

to

О) 4

N)

Изобретение относится к устройствам для потенциометрических измеренкй активности ионов в растворах, например при измерении рН растворов, в ши- роком диапазоне температур и является усовершенствованием устройства по авт.св. N 1260823.

Цель изобретения - повышение точности измерения в режиме автоматичес- кой термокомпенсации.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит входной усилитель 1, первый делитель, состоящий из резисторов 2 и 3, основной регулируемый источник 4 напряжения, второй делитель, состоящий из резистора 5 и терморезистора 6, основной суммирующий усилитель 7, дополнительный регулируемый источник 8 напряжения, выходной усилитель 9, инвертирующий усилитель 10, дополнительный суммирующий усилитель 11 и дополнительный резистор 12.

Устройство работает следующим образом.

Первый делитель, состояп№1Й из резисторов 2 и 3, определяет коэффициент передачи по входу

6

ROC

(1)

RI + ROC

где R и R - соответственно сопротивление резистора 2 и и резистора 3 первого делителя.

Для упрощения дальнейших выкладок принимают , т.е. R,0.

Напряжение U на выходе усилителя 1 равно по величине ЭДС электродной системы

и,(,tp)(pH-pHj,), (2)

где Е и рН, - координаты изопотенци- ональной точки, мВ;

p - температура контролируемого раствора, °С;

jj - крутизна характеристики электродной системы при температуре

45

50

раствора tp О С, мВ

pti

oi - температурный коэффициент изменения крутизны характеристики электродной системы, мВ

Основной регулируемый источник 4 компенсирует составляющую ЭДС электродной системы, соответствующую координате изопотенциальной точке Е..:

И

и, +Е -(,tp)(pH-pH) (3)

С учетом изложенного напряжения и, снимаемое со средней точки второго делителя, равно

Rt

, ( Е,) ,,

(4)

где R, и RI соответственно сопротивления резистора 5 и терморезистора 6 второго делителя.

Инвертирующий усилитель 10 имеет коэффициент передачи , с учетом этого напряжения на выходе дополнительного суммирующего усилителя 11 можно записать в виде выражения

) -ItMt(5)

где К - коэффициент усиления второго суммирующего усилич- теля.

С учетом того, что величина резистора R выбирается из условия где RP - сопротивление терморезистора при температуре t, и принимая во внимание равенства (2) и (3), выражение (5) можно записать в следующем виде:

V. . p lffvi-fc- 4-pHH),

где оС температурный коэффициент, выражающий измерение сопротивления терморезистора на градус Цельсия. Полная компенсация температурной

погрешности возможна при выполнении

условия

J- S iRo 2Rr

(7)

0

При К 1 выражение (6) примет вид U.,,tp(pH - рН) (8)

В этом случае напряжение V на выходе основного суммирующего усипи- теля 7 является функцией только рН раствора и не зависит от температуры:

и Е,-и -Е„-5 рН-рН„) , (9)

При помощи дополнительного регулируемого источника 8 устанавливается соответственно ЭДС электродной системы в начале диапазона измерения выбранному начадьному уровню выходного сигнала началу шкалы рН).

Выбором коэффициента передачи выходного усилителя 9 устанавливается соответствие ЭДС электродной системы в конце диапазона измерения рК выбранному конечному уровню выходного сигнала конец шкалы рн).

На практике возможны варианты.

oiR,

So 2Rc

то коэффициент передачи второго суммирующего усилителя должен быть равен

0tx

еГк.

2Ко

Если

oiy

So

2R,

ос К Q то последовательно с терморезистором R включается дополнительный резистор 12, величина Rq которого выбирается

из условия

1

д 15

20

25

3

.|. . ..Л . ,

(11)

30

Вьтолнение условий (10) и (11) обеспечивает минимальное значение погрешности в работе устройства при использовании терморезистора, параметры которого не соответствуют условию (V).

Применение устройства позволит снизить погрешность измерений в несколько раз. Формула изобретения

Устройство для потенциометрических измерений по авт,св. № 1260823, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в режиме термокомпенсации, в него введены дополнительный суммирующий усилитель, инвертирующий усилитель, вход которого подключен к средней точке второго делителя, а первый вход дополнительного суммирующего усилителя соединен с выходом основного регулируемого источника напряжения, второй вход соединен с выходом инвертирующего усилителя, а- выход дополнительного суммирующего усилителя подключен к второму входу основного суммирующею усилителя.

Изобретение относится к устройствам для потенциостатических измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений в режиме автоматической термокомпенсации. Известное устройство содержит входной усилитель 1, первый делитель из резисторов 2 и 3, основной регулируемый источник 4 напряжения, второй делитель из резистора 5 и терморезистора 6, основной суммирующий усилитель 7, дополнительный регулируемый источник 8 напряжения и выходной усилитель 9. Для достижения цели введены инвертирующий усилитель 10, вход которого подключен к средней точке второго делителя, дополнительный суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходом основного регулируемого источника 4 напряжения, второй вход соединен с выходом инвертирующего усилителя 10, а выход подключен к второму входу основного суммирующего усилителя 7. Это позволяет снизить погрешность измерений более чем 4 раза. 1 ил.