Полярограф Советский патент 1977 года по МПК G01N27/48 

(54)

ПОЛЯРОГРАФ

1

Изобретение касается области измерений свойств Жидкостей полярографическими методами.

Известно устройство для измерения электрохимических параметров растворов, содержашее схему компенсации падения напряже,ння на электрохимической ячейке, выпопыев аую на-интеграторе 1}. Недостаток такого устройства в том, что нельзя скомпенсир1 feaib нелинейную составляяощуго остаточного тока в электрохимической ячейке.

Известен попярограф переменного тока| который позволяет компенсировать составлзяоо щую остаточного тока, ,завися)дую нелинейно от приложенного к ячейке поляризующего постоянного напряжения,

Попярограф содержит источник поляризующего напряжения, к выходу которого подклк чены ячейка и вход усилителя тока, который соединен с компенсатором остаточного тока ячейки и регистратором (JS .

Известное устройство имеет недостатки, которые заключаются-в том, что он не обоопечивает необходимой точшх тн гюмерений

и ве позволяет компенсировать временной и температурный дрейф остаточного тока.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Это достигается тем, что в схему пол рографа введены запоминающие устройства, дифференцирующие усилители интеграторы, сумматоры и программное устройство, при чем выход усилителя тока соединен через ключ с первым запоминающим устройством и двумя последовательно соединенными диффе ренцирующими усилителями, выходы которых через ключи соединены со вторым и третьим запоминающими устройствами, выходы котсн. рых подключены к первому и второму .интеграторам соответственно, выходы второго интегратора через третий интегратор нен с входом первого сумматора, второй и третий вход которого подключен к выходам первого запоминающего устройства и перво го интегратора, а выход ко входу второго нагруженного регистратором сумматора, второй вход которого соединен с усилителем тока. На чертеже, показана блок-схема пре/ыагаемого попярографа, Пслярографсодержит поляризационную ячейку 1, источник полязирующего напряжения 2, уси литель 3| компенсатор 4, регистратор 5 и Бторой компенсатор 6, образованный первым и вторым сумматорами 7 и 8 соответотве но, первым 9 вторым 10 и третьим 11 и№теграторами; первым 12, вторым 13 и третьим 14 эапоминаюищми устройствами, вым 16 и вторым 16 дифференцирующими усилителями, первым 17, втс ымха: и третьим 19 ключами, пультом управпевия 20. Полярограф работает следующим образом. На ячейку 1 от источника 2 подается по шфкзуююее напряткение, В усипителе 3 про исходит усипеняе тока вче19йси и компенсация лииейных составляющих остаточного тока с ссшощыо компенсатора4 Постоянное напр жеше с выхода усипителя-З. пропордионал ное свгоалу и неркомпенсированной части ооT(EtT04Hce o тока, непосредственно подается на репиз-гратсф 5.,. При 8ТОМ регвструемая попярограмма со товт шэ некомпецснрованной части - помехи н сигналов различных апемеитос,.|Приншш р«6рзы,сопяррграфа ; основан на испопьзов 1ШВ Тейлора, что о&ааывается всэыожным благодаря тому, что диапазон потенЕюапс полярографических сигналов известен; Это позволяет в диапазоне -«(етешшвлов} е KOfoptax. отсутствует сигнал, производить из меревие и регистрацию величины остаточного ТОКА И его производных, кот(фые испольэуютса затем при появлении сигнала для фсфкшрсивания компенсирующего сигнала в виде многочлена Тейлцра«.В соответствии с прввшшом работы попярографа мох.ло выде пять два режима его работы, устанавпиваеьвлх вручную или с помощью пульта управлегн}ш 20, Первый режим - настройка - KOIJтосты всех переключателей замкнутьк режим - измерение контакты разомкнуты, Нащ яженне, подаваемое на вход регистратора, может быть записано в след тощей 4jpCt Ujti)U,gU, где U-Ct) - напряжение на выходе ус№ лителя 3; UdjCH:) -. напряжение на выходе сумматора; 7, В режиме настройка напряжение HpCi)-0, так как хоэффициент передачинапряжения Uj (.1) с выхода усилителя 3 по цепи: клю« 17, запоминающей устройство 12 р суммаТСЧ 7 равен- 1, т.е, СО D СО а напряжение на остальных входах сумматоjga 7 равны нулю, .Иапряж. Ujt-t) поступает так же через дифференцирующий ycmi№тел.ь 15 и запоминающее устройство 13 на интегратор 9, интехрируюишя емкость которого закорочена контактом. Одновременно напряжение (t) с выхода дифференцирутощего усилителя 15 поступает через второй дифференцирующий усилитель-16 и запоминающее устройство 14 на интегратор 10, емкость которого закорочена контактом, К выходу интеграюра 10 подключен интегратор 11, емкость которого закорочена. Таким .образом, в режиме настройка напряжение на входе регистратора 5 отсутствует, а на выходах запоминающих устройств 12, 13 и 14 с учетом 1/з1)-КзЗя Ct), где Кз коэффициент преобразования усилителя тока 3; ,3fl(t)- ток ячейки, устанавливается напряжение соответственно л m-.-т ,4.1 )4f WiU WJJ8« U«W K3«C- ljT 2) где RC - постоя -ная дифференцирующих усилителей,. В режчме измерение начинают работать нтеграт( 9, 10 и 11 совместно с запомиающими устройствами 12, 1:3и 14 и суматором 7, формируя компенсирующее напря-. ение ,«tiHU«tto)U«tt,,(te) где io - время, соответствующее моменту размыкания контактов} t - текущее время; ftC -постоянная интеграторов, U,7CU,U2o(U, - значение напряжений на выходах запоминающих устройств в момент времени t , С учетом (2) выражение (3) можно переписать в следующем виде: U -s№t,)(t-to)/-Hi|(i-to) } W где )- значение остаточного тока ячейки, нескомпенсированное компенсатором 4, в момент- времени io ; Следовательно, в режиме измерение подаваемое На регистратор 5 напряжение с вьь хода сумматора 7 может быть записано в следующем виде: и; t - 3 j{.J, ct) j;ct)-{35«, iio);. .niibll c,.t,,}}} (5) где - jj Ct) - текущее значение остаточного тока в режиме измерение.. JJ tt) - текущее значение полярографическса о сшнала, Из свойств ряда Тейлора слидует, чго jjfiSHOCTb Л (или неском.пенаир)ова1111дя часчь

остаточного тока) между текущим оначением остаточного тока IlJ(t)H компенсирующим сигналом 0,tl) , представляющим собой многочлен Тейлора, теоретически может быть как угодно малой. .Практически эта величнна зависит от интервала ( t t ) и количества слагаемых в многочлене Тейлора, Интервал ( t -to ) определяется диапазоном полярографического сш нала (зубца) , и может быть рассчитано по формуле)t)

-t. (6)

где нЧк начало и конец сигнала,

VV - скорость линейно изменяю- .. щегося поляризующего напряжения, подаваемого на ячейку с источника.

Количество слагаемых лимитируется тех- ническими трудностями, возникающими при получении производных высокого порядка ,В предлагаемом полярографе компенсиру ющий сигнал состоит из трех слш-аемых, т,§. используется вторая производная, что позво ляет снизить остаточный ток в ЗО-100 раз,.

Кроме того, подярограф не требует под- „л стройки компенсаторов.

Ф

ормула изобретения

Попярограф, содержащий источник пол изующего напряжения, к выходу которого подключены ячейка и вход усилителя тока, который соединен с компенсатором остаточного тока ячейки и регистратк/ром, о т л и ; чающийся тем, что, с целью повььшения точности измерений, в него введены за помйнающие устройства, дифференцируюпшб усилители, интеграторы, сумматоры и прог раммнов устройство, причем выход усш1№ теля тока соединен через ключ с лервым запоминающим устройством и двумя последовательно соединенными дифференцирующими усилителями, выходы которых через ключи соединены со вторым и третьим запоминающими устройствами, выходы которьлх подклкчены к первому н второму интеграторам соответственно, выхрд второго интегратора через третий интегратор соединен с вхдом, первого сумматора, второй и третий вход которого подключены к выходам первого запоминающего устрсйства и первого и тегратора, а выхрд ко входу второго нагр5 женного регистратором сумматора, второй вход которого соединен с уситштепем тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,

1,Патент США № 3838032, кл, 204/105, опубл, 24,09,74г.

2,Авторское свидетельство СССР N 480970, М, Кл.- G- 01 N 27/46, ОЗ.О6.72. J