Полярограф Советский патент 1991 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к электрохимическому приборостроению и может быть использовано при разработке промышленных полярографов.

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения тока путем компенсации сетевой помехи.

На фиг.1 представлена структурная схема полярографа; на фиг.2 - то же, без схемы компенсации сетевой помехи о

Полярограф содержит задатчик 1 потенциала, который включает источники постоянного и переменного напряжения, потенциостат 2, сумматор 3,

измерительный резистор 4, вспомогательный электрод 5 электрохимической ячейки 6, переключатель 7, электрод 8 сравнения, рабочий электрод 9, измерительный, усилитель 10. регистратор 11, избирательный усилитель 12. Выход избирательного усилителя 12 соединен с входом сумматора 3, выход которого через резистор 13 обратной связи подключен к измерительному входу потенциостата 2. Устройство содержит также задатчик 13 потенциала, потенциостат 14, измерительный резистор 15. измерительный усилитель 16, регистратор 17, электрохимическую ячейку 18.

О 00

ОЭ

со ел

3163

Полярограф работает следующим образом.

Для пояснения действия сетевой помехи рассмотрим фиг.2. Напряжение с выхода задатчика потенциала подается на вход управления потенциостата, который является дифференциальным усилителем с большим коэффициентом усиления К 1. Напряжение на его выходе равно

Uf- K-(U3- ид)

(1)

где U. - напряжение на измерительном

входе потенциостата, U-} - напряжение на выходе задатчика потенциала. Находят, что

и, и д + и,

(2)

UR

I-RU к

к

R

I - ток, протекающий через электрохимическую ячейку; сопротивление измерительного ре - зистора.

змеритель тока выделяет напряжеUfj , которое затем регистрируется

И

имер, самописцем. и (2) получают

Из выражений

U3 UA .(1 + 1/К) + .. (3)

Часть выражения (6). а именно

Vti

(7)

является результатом действия помехи. В зависимости от внешних условий, в которых находится электрохимическая ячейка (цех или лаборатория), величина 1П колеблется в пределах 2-10 мкА, следовательно, при Rw 1 мОм - 10 В. Дальнейшее повышение чувствительности полярогра- фа практически невозможно, так как он входит в режим ограничения. Кроме того, и при данной чувствительности помеха ухудшает вид поляоограммы.

I- Устройство позволяет уменьшить

влияние помехи на результаты измерений. Для этой цели в полярограф (фиг.1) добавлены избирательный усилитель, сумматор и резистор обратной связи.

Прежде чем перейти к анализу фиг.1 рассмотрим следующее предположение. Пусть в точку одновременно с током I втекает ток обратный свя - зи 1ОС противоположный по фазе 1Л. Тогда в выражения (6) и (7) вместо 1д входит разность 1П 1ОС и при равенстве амплитуд влияние помехи будет ликвидировано. В полярографе это достигается с помощью введения избирательного усилителя и сумматора.

Определяют (фиг.1), что

Изобретение относится к области электрохимического приборостроения и может быть использовано при разработке промышленных полярографов. Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения путем компенсации сетевой помехи. Изобретение позволяет снизить погрешность измерения тока, протекающего через электрохимическую ячейку, за счет уменьшения влияния помехи на сетевой частоте. Полярограф содержит потенциостат, измерительный резистор, измерительный усилитель, регистратор и дополнительно снабжен избирательным усилителем, сумматором, резистором обратной связи. Выход измерительного усилителя соединен с входом избирательного усилителя, настроенного на частоту помехи. Выход избирательного усилителя соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика потенциала. Выход сумматора через резистор обратной связи соединен с измерительным входом потенциостата. 2 ил. с S

Так как

К 1, то

(4)

Действие помехи следующее. Экспери-,0 ментально получено, что источник помехи является генератором тока, втекающего в точку А (фиг, 1 и . Причем наибольшая амплитуда помехи на частоте 50 Гц.

Составляют узлово уравнение для точки А (входное сопротивление потенвк

циостата Кл„- со).

In(U,- UA)/RW- UA/R9

(5)

где R - сопротивление электрохимической ячейки; 1П - ток помехи. Из (2), (4) и (5) получает

V V (6)

iec- VR

ОС

K1UC

(8) (9)

JV X4IURtl

где К1 - коэффициент передачи избирательного усилителя; ROC- сопротивление резистора обратной связи.

Составляют уравнение для узла А

z Уа+.к1:цла1 уА + ujg uj .

R

ос

R

И

UR

UHO +

и

Rfl

где U (j0 - полезный сигнал в отсутствие помехи. Принимая во внимание (4), получают

тт ulKjJ,

Ч H-KbRK/R

(10)

5163

Из (10) следует, что при достаточно большом К1 напряжение помехи может быть уменьшено во много раз.

Полярограф с компенсацией сетевой помехи позволяет проводить измерения слабых токов, т.е. расширить диапазон измерений, располагать Ълектрохими- ческую ячейку на большом расстоянии от измерительного блока, работать вблизи источников сетевой помехи. При этом не нужно экранировать ячейку.

Формула изобретения

Полярограф, содержащий потенцио- стат, управляющий вход которого подключен к задатчику потенциала, измерительный вход потенциостата подключен к входу переключателя, первая клемма которого соединена с электродом сравнения электрохимической ячейки, вспомогательный электрод которой соединен с второй клеммой переключате0

395

ля, первым выводом измерительного резистора и с первым входом измерительного усилителя, к выходу которого подключен регистратор, выход потен- циостата соединен с вторым выводом измерительного резистора и вторым входом измерительного усилителя, рабочий электрод электрохимической ячейки заземлен, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации сетевой помехи, в него дополнительно введены избирательный усилитель, сумматор и резистор обратной связи, выход измерительного усилителя соединен с входом избирательного усилителя, инвертирующий выход избирательного усилителя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу задатчика потенциала, выход сумматора через резистор обратной связи подключен к входу переключателя .

5

0

Ла.1

Jn

т

Фм.1