Электрохимический газоанализатор Советский патент 1991 года по МПК G01N27/48 

))(. Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для измерения концентрации компонентов воздуха рабочей зоны и атмосферы.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена блок-схема электрохимического анализатора газов; на фиг.2 - пример выполнения фазосдвигающей цепи.

Газоанализатор содержит генератор 1 синусоидального напряжения, потенциостат 2 для поддержания постоянного потенциала на измерительном электроде, электрохимическую ячейку 3, сумматор 4, фазовый детектор 5, фазосдвигающую цепь 6, выполненную в виде дифференцирующей цепочки с управляемой постоянной времени, согласующий усилитель 7 и регистратор 8. Выход генератора 1 синусоидального напряжения подключен к входу потенциостата

2 и второму входу фазового детектора 5. Выход потенциостата 2 соединен с одним из токовых электродов электрохимической ячейки 3.

Второй токовый электрод электрохимической ячейки 3 соединен с первым входом сумматора 4. Выход дифференцирующей RC-цепочки через согласующий усилитель 7 соединен с вторым входом сумматора 4. Выход сумматора 4 соединен с входом регистратора 8 и первым входом фазового детектора 5, Выход фазового детектора 5 соединен с управляющим входом дифференцирующей RC-цепочки.

Дифференцирующая RC-цепочка с управляемой постоянной времени, выполненная адаптивной, содержит варикап, 9, резисторы 10 и 11 для создания режима варикапа, конденсаторы 12 и 13, исключающие влияния на режим работы варикапа 9 внешних цепей, и резистор 14, образующий совместно с емкостью варикапа 9 дифференцирующую цепочку. Один из выходов ва(Л

С

чэ

« ,

ш СП

ИСЕ&

pi капа через конденсатор соединен с входом электрохимической ячейки и через ре- гистор - с общим проводом, а второй его вход через конденсатор соединен с входом согласующего усилителя и через резистор - с выходом фазового детектора и вход согласующего усилителя через резистор соединен с общим проводом.

Электрохимический анализатор газов работает следующим образом.

Поляризующее напряжение от потен- циостата 2 и генератора синусоидального напряжения через входное сопротивление первого входа сумматора 4 подается на электроды электрохимической ячейки 3,

По электрохимической ячейке 3 протекает ток, определяемый суперпозицией постоянного и синусоидального напряжений.

Амплитуда синусоидального напряжения выбрана о 30:100 раз меньше величины постоянного напряжения для отсутствия влияния переменного напряжения на режим электрохимической ячейки. Сигнал, пропорциональный величине тока, усиливается сумматором 4, м постоянная составляющая этого сигнала по/дается на регистратор 8 для измерения концентрации анализируемо о газа, а переменная составляющая - на первый вход фазового детектора 5. Напряжение на первом входе сумматора 4 UL

Синусоидальное напряжение U подается на вход дифференцирующей RC-цепочки и после усиления согласующим усилителем 7 становится равным Ua, после чего подается на второй вход сумматор 4. Сумматор 4 работает в режиме вычитающего устройства, поэтому напряжение на его выходе

Uz Ui-U2

Разностное нпряжение U подается на перрый вход фазового детектора 5, на выходе которого вырабатывается постоянное напряжение, управляющее постоянной времени дифференцирующей RC-цепочки. Фазовый детектор 5 работает таким образом, что при совпадении фаз синусоидальных напряжений на обоих его выходах независимо от аплитуды на его выходе сохраняется определенное постоянное напряжение.

При сдвиге фаз в одну сторону это напряжение уменьшается, а в другую сторону увеличивается,

В процессе работы электрохимического анализатора газов величина паразитной емкости Ся может измениться, например, при изменении постоянного напряжения между

токовыми электродами электрохимической ячейки 3 вследствие поддержания постоянного потенциала на рабочем электроде. Это приводит к . появлению сдвига фаз между напряжения на обоих входах фазового детектора и подстройке величины г дифференцирующей RC-цепочки, в результате чего сдвиг фаз устраняется и компенсация паразитной емкости Ся не нарушается. Управляющее напряжение с выхода фазового детектора 5 подается на управляющий вход через резистор 10 и 11 совпадает смещение на варикапе 9, которое определяет величину его емкости. Конденсаторы 12 и 13 обеспечивают исключение влияния на режим работы варикапа 9 внешних цепей.

Поскольку величина паразитной емкости Ся электрохимической ячейки 3 велика и составляет сотни и тысячи микрофарад, а емкость варикапа десятки-сотни микрофарад, согласующий усилитель 7 позволяет уравнять величины напряжений Ui, Uz на обоих входах сумматора,,

30

Формула изобретения

Электрохимический газоанализатор, содержащий электрохимическую ячейку, генератор, потенциостат, сумматор, фазовый

детектор, фазосдвигающую цепь и регистратор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности измерений, фазосдвигающая цепь выполнена адаптивной, первый ее оходподсоединен к выходу потенциостата, управляющий вход - к выходу фазового детектора,а сама фазосдвигающая цепь -содержит варикап, три резистора и два конденсатора, причём один из входов варикапа через

конденсатор соединен с входом электрохимической ячейки и через резистор с общим проводом, а второй его вход через конденсатор соединен с входом согласующего усилителя и через резистор - с выходом фазового

детектора, и вход согласующего усилителя через резистор соединен с общим проводом.

Фиг.1

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для измерения концентрации компонентов воздуха рабочей зоны и атмосферы. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности измерений. Устройство содержит электрохимическую ячейку, генератор, потенциостат, сумматор, фазовый детектор, фазосдвигающую цепь и регистратор. Фазосдвигающая цепь содержит варикап, три резистора и два конденсатора. 2 ил.

Фиг. 2

Управляющий вход