УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ИЛ^ПЕДАНСА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК Советский патент 1970 года по МПК H01G9/22 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения составляющих импеданса электрохимических ячеек (ЭЯ) на переменном токе с одновременной поляризацией постоянным относительно электрода сравнения.

Известные устройства для измерения импеданса ЭЯ не позволяют получить полного развязывания цепей поляризующего постоянного и измерительного переменного напряжений, что снижает точность измерений. Кроме того, известные устройства сложны.

В предлагаелмом устройстве устранение взаимного влияния цепи поляризации и измерительной цепи достигнуто включением в измерительную цепь активного устройства, представляющего собой уснлитель постоянного тока с дифференциальным входом, охваченный отрицательной обратной связью с цепи электрода сравнения ЭЯ, которая выиолняет функцию потенциостата и активного элемента измерительной цепи.

На фиг. 1 показана электрическая схема устройства для измерения импеданса ЭЯ пр последовательной схеме замещения; на фиг. 2, 3 - варианты схемы устройства.

Трехэлектродная ЭЯ / подключена к выход) усилителя постоянного тока (УПТ) 2 с дифференциальным входом. На один из входов с генератора переменного напряжения 3, соединенного последовательно с источником поляризующего напряжения 4, поступает сумма поляризуюп1,его постоянного и переменного напряжений. Источник 4 поляризующего напряжения имеет малое сопротивление по перемеикому току благодаря щунтирующему конденсатору 5.

С электрода сравнения 6 ЭЯ / отрицательная обратная связь по постоянному току заводится на второй дифференциальный вход УПТ 2, а но переменному току с помощью конденсатора 7 - с рабочего электрода о ЭЯ 1.

Вспомогательный электрод 9 соединен с

одним из входов компаратора 10. Генератор неременного напряжения 11 пнтает второй вход комнаратора W тока через магазины образцового сопротивления 12 и е.мкости 13, соединенные иоследовательно. В случае совпадения частоты генераторов 3 и 11 и кратности их амплитуд можно измерить составляющие импеданса ЭЯ но послелювательной схеме за.мещения в зависимости от частоты генераторов // и 3 и амплитуды поляризующего напряжения, поступающего с источника 4.

На фиг. 2 представлен вариант реализации изобретения по последовательной схеме замещения. Трансформатор нанряження 14 питается от генератора переменного нанрялсе16. Все обмотки трансформатора выполнены с тесной индуктивной связью. Вторичная обмотка 17 создает уравиовешивающий ток в обмотке 18 трансформатора тока 19, регулируемый магазииами образцовых соиротивлений 12 и емкостей 13, соединенных носледовательно. Вторичная обмотка 20 трансформатора напряжения 14 питает один из входов УПТ 2, имеющего дифференциальный вход. Последовательно с обмоткой 20 включен двн- Ю жок 21 потенциометра 22. Средняя точка нотенциометра соединена с общим проводом 23 для возможности изменения полярности поляризующего напряжения, создаваемого источником 4. Для контроля амплитуды и поляр- 15 ности поляризующего напряжения параллельно движку 21 потенциометра 22 и средней точке подключ ен измерительный прибор 24. Конденсатор 5, подключенный параллельно этому прибору, уменьщает погрещность пере- 20 дачи амплитуды переменного напряжения иа дифференциальный вход усилителя постояниого тока с обмотки 20. Выход УПТ 2 питает рабочий электрод 8 ЭЯ постоянным поляризующим напряжением 25 п переменным напряжением. Суммарный ток поступает с вспомогательного электрода 9 в обмотку 25 трансформатора тока 19. В трансформаторе происходит сравненне амнервитков обмоток 18 и 25 с помощью измеритель- 30 ного ирибора 26 с малым входным сопротивлением, подключенным к обмотке 27. УПТ 2 охвачен 100%-ной отрицательной обратной связью как по переменному, так и по постоянному току. Отрицательиая обрат- 35 ная связь по постоянному току подается с электрода сравнения 6 ЭЯ 1 на второй дифференциальный вход УПТ. Таким образом, поляризующее напряжение на выходе УПТ нредставляет собой разность напрял е- 40 нием электрода 6 и иоляризующим напряжением, измеренным прибором 24. Обратная связь по переменной составляющей замыкается конденсатором 7 с рабочего электрода 5. УПТ должен обладать достаточно широкой полосой иропускания и устойчивостью для выполиения функции потенциостата и активного элемента измерительной схемы переменного тока. На фиг. 3 приведен вариант устройства для измерения составляющих импеданса ЭЯ для параллельной схемы замещения с одновременной поляризацией постоянным напряжением. Отличие от варианта, представленного на фиг. 2, состоит в том, что трансформатор напряжения 14 содержит дополнительные обмотки 28 -л 29 с регулируемым числом витков, образцовые магазины емкости 13 и сопротивления 12 имеют фиксированные значения, а трансформатор тока 19 имеет дополнительные обмотки 30 и 31 для сравнения тока образцовой емкости и сопротивлеиия 12. Уравновешивание но актнвной и реактивной составляющим импедапса ЭЯ осуществляется нереключением отводов обмоток 29 и 28 соответственно. Предмет нзобретения Устройство для измерения импеданса электрохимических ячеек, содержащее источники переменного и постоянного тока, образцовые элементы, компаратор переменного тока и усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, отличающееся тем, что, с целью исключения взаимного влияния цепи поляризации и измерительной цепи, синфазный вход усилителя постоянного тока соедннен последовательно с источниками переменного и постоянного поляризующего тока, инвертирующий вход усилителя постоянного тока соедииен с электродом сравнения и по неременному току - с рабочим электродом электрохимической ячейки, подключенным к выходу усилителя постоянного тока, а вспомогательный электрод и образцовые элементы измерительной цепи соединены со входом компаратора.