Измеритель комплексных сопротивлений электрохимических систем Советский патент 1979 года по МПК G01R27/00 

Изобг«текие относится к электроиэмерительной технике, может быть использовано для изучения свойств электрохимических Систем, ИзБестны измеритзли комплексных сопротивлений электрохимических систем с одновременным заданием фиксированных значений потенциала исследуемого электрода, представляющие собой сочетание моста переменного тсжа с ручным уравновешиванием и устройства задания потенциала исследуемого электрода. Известны измерители комплексных сопротивлений электрохимических систем, содержащие источник гармонических сигналов, программируемый задатчик постоянного напряжения, последовательно соединенные повторитель напряжения и блок фазовых детекторов, преобразователь напряжения в ток, состоящий из замкнутых в кольцо сумматора, образцового резисто ра, повторителя напряжения и фазоинвертора. Известные измерители характе|эизуются невысокой точностью измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается тем, что в измеритель комплексных сопротивлений электрохимических систем, содержащий источник гармонических сигналов, программируемый задатчик постоянного напряжения, последовательно соединенные повторитель напряжения и блок фазовых детекторов, преобразователь напряжения в ток, состоящий из замкнутых в кольцо сумматора, образцового резистора, повторителя напряжения и фазоинвертори, введены блок автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода, второй преобразователь напряжения н ток, идентичный первому, сумматор и измерительное устройство. Вход BTOpot-o преобразователя напряжения в ток блок автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода подсоединяют к сравнивающему и исследуемому электродам элект(юхимической ячейки, а ВЫХОД - к токовым зажимам вспомогательного и исследуемого электродов, выхоаы сумматора и фааоинвертора второ го преобразователя соединены со входами сумматора, который подключен к измерительному устройству. Блок автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода образован последовательно соединенными усилителем напряжения, сумматором, фильтром нижних частот, повторителем напряжения и программируемым аадатчиком постоянного напряжения, который соединен с одним из входов сумматора. На чертеже представлена структурная электрическая схема измерителя комплек сных сопротивлений. Преобразователи напряжения в ток 1 и 2 состоят каждый из замкнутых в коль цо сумматоров 3 и 4, образцовых резисторов ,5 и 6 с номинальными сопротивлениями Re н ff , повторителей напряже ния 7 и 8, фазоинверторсж 9 и 1О. Вход преобразователя 1 подсоединен к источнику гармонических сигналов 11, а выход через двухэкранный кабель 12 подключают к токовым зажимам 13 и 14 вспомогательного 15 и исследуемого 16 электр опов электрохимической ячейки 17. К потенциальным зажимам 18 и 19 этих электродов через двухэкранный кабель 2 О подключен повторитель напряжения 21, соединенный с блоком фазовых детекторов 22. Вход преобразователя 2 через блок 23 автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода и двухэкранный кабель 24 подключают к сравнивающему 25 и исследуемому 16 электродам. Выход преобразователя 2 через двухэкранный кабель 26 подсоединен к токовым зажимам 27 и 14 вспомогательного 28 и исследуемого 16 электродов. Вспомогательный электрод 28 отделен от остальных электродов ячейки 17 пористой диафрагмой 29, препятствующей прохождению продуктов реакции из одного объема ячейки в другой. К выходам сумматора 4 и фазоинвертора 10 подключен сумматор 30, соединенный с измерительным устройством 31, Блок 23 состоит из последовательно соединенных повторителя напряжения 32, сумматора 33, к одному из входов, которого подключен программируемый задатчик постоянного напряжения 34, фильтра нижних частот 95 и усилителя напряжения 36. Измеритель работает следующим образом. 54 Преобразователь 1 преобразует напряение GO источника 11 в ток J , рав- ный Ufi.rae К - коэффициент переда- Wo, М эчи сумматора 3 по напряжению. В результате прохождения тока через ячейку 17 напряжение на входе кабеля 20 .b прямо пропорционально комплексному сопротивлению Zjj ячейки. Напряжение Uy через повторитачь 21 поступает в блок фазовых детекторов, на выходе которого получают действительную и мнимую составляющие напряжения, нормированные в размерности сопротивления. Разность потенциалов между исследуе- мым 16 и сравнивающим 25 электродами поступает на один из входов сумматора 33, на второй вход которого подается отрицательное напряжение с задатчика 34. Выходное напряжение сумматора 33, равное разности входных напряжений, через фильтр 35, исключающий прохождение переменной составляющей напряжения, обусловленного протеканием черезячейку тока 1- , и усилитель 36 подается на преобразователь 2, на выходе которого ток где Ко - коэф4 {циент передачи сумматора 4 по напряжению 112$ и„ - напряжение на быходе усилителя 36. Ток 1„ , протекая-через участок ячейки между вспомогательным 28 и исследуемым 16 электродами, создает требуемую поляризацгао исследуемого электрода относительно сравнивающего. Из уравнения (1) следует, что при -вД-гОШвЬтол поляризации можно непосредственно отсчитывать по напряжению и . Преимущества описанного измерителя: а)возможность изучения поведения электрода в переменном электрическом поле при регулировании потенциала электрода (продукты реакции, образующиеся на вспомсиательном электроде, не а исследуемый электродный процесс); б)независимость измерения комплексного сопротивления электрода и тока по- яризации; в)безопасность эксплуатации (благоаря отсутствию цепей развязки постояного и переменного токов выходное напря-

жение поляризации, формируемое на выходе вторюго nfieo6pa3OBaTenH напряжения в ток, не превышает 12 в);

г) потребляемая мощность 2О вт, вес 10 кг;

а) возможность автрматизаиии измерений.

Формула изобретения

1. Измеритель комплексных сопротив лений электрохимических систем, содержащий источник гармонических сигналов, программируемьгй задатчик постоянного напряжения, последовательно соединенные повторитель напряжения и блок фазовых детекторов, преобразователь напряжения в ток, состоящий из замкнутых в кольцо сумматора, образцового резистора, повторителя напряжения и фазоинвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок автоматического регулирования потенциала исследуемого

электрода, второй преобразователь напряжения в ток, идентичный первому, сумматор и измерительное устройство, при этом вход второго преобразователя напряжения

в ток через блок автоматического регулирования потенциала исследуемого электрода подсоединяют к сравнивающему и исследуемому электродам электрохимической ячейки, а выход - к токовым зажимам вспомогательного и исследуемого электродов, выходы сумматора и фазоин- вертора второго преобразователя соединены со входами сумматора, который подключен к измерительному устройству.

2. Измеритель по п. 1,, отличающийся тем, что блок автоматического регулирования потенциала исслоДуемого электрода образован последовательно соединенными усилителем напряжения, сумматором, фильтром нижних частот, повторителем напряжения и npoi- раммируемым задатчиком постоянного напряжения, который соединен с одним

ИЗ ВХОДОВ сумматора.