Осциллополярограф Советский патент 1980 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для электрохимического анализа электродов. Известны осциллополярографы, содержащие источник поляризующего напряжения, ячейку, измерительное и регистрирующее устройства, а также устройства компенсации объемного сопротивления электролита и емкости д;войного электрического слоя рабочего электрода ячейки 1 . В указанных осциллополярографах применен один из видов компенсации либо объемного сопротивления, либо емкости двойного слоя, причем компей садия объемного сопротивления не учитывает изменения объемного сопротивления, а компенсация емкости двои ного слоя - изменения емкости от при ложенного поляризующегонапряжения, кроме того, компенсация объемного сопротивления осуществляется введением положительной обратной связи. Устройства не позволяют полностью компенсировать объемное сопротивление и емкость двойного слоя, а приме няемая компенсация объемного сопротивления делает работу полярографа Неустойчивой, Известен полярограф, содержащий источник поляризующего напряжения с сумматорс5м и гейераторами постоянного и линейно изменяквдегося йапряжения, измерительное устройство, иэмерякицее ток через ячейку, выход которого соединен с регистрирукяцим устройством М . В полярографе применена компенсация емкости двойного слоя путем пропускания через измерительное устройство постоянного тока, направленного навстречу емкостному току. Такая компенсация может полностью устранить емкостный ток, только при каком-то одном §н чении поляризукнцего напряжения и noTdMy является частичной. Компенсация объемного сопротивления в полярографе отсутствует. Цель изобретения - повышение точ- ности анализа за счет одновременной и полной компенсации объемного сопрютивления электролита и емкости двойного электрического слоя рабочего электрода. Поставленная цель достигается тем, что в полярограф введена схема формирования сигналов компенсации, содержащая генератор переменного напряжения, активный избирательный фильтр.

фазовые детекторы активной и емкост-ной составляющей переменного напряжения ячейки, перемножитель, преобразователь обратной величины, причем выход фильтра соединен с входами фазовых детекторов, выход детектора активной составлякадей подключен к одному из входов перемножителя, второй вход которого соединен с выходом измерительного устройства, выход фазового детектора емкостной составляющей подключен к входу преобразователя обратной величины.

Измерительное устройство выполнено, из сумматора и дифференциального усилителя, причем выход сумматора соединен с входом фильтра схемы формирования сигналов компенсации и с неинвертирующим входом дифференциашьного усилителя, на инвертирующий вход которого через резистор подключен выход источника поляризующего напряжения, один из входов которого соединен с выходом перемножителя схемы формирования сигналов компенсации выход дифференциального усилителя, являющийся выходом измерительного устройстваf соединен с входом регистрирук5щего устройства,, через емкость СО своим инвертирующим входом, и с одним из входов сумматора, второй . вход которого соединен с выходом преобразователя обратной величины схемы формирования сигналов компенсации, а .третий вход соединен с выходом генертора переменного напряжения, ячейка включена в цепь обратной связи сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемогоосцйллополярографа; на фиг, 2- сумматор,.

Орциллополярограф состоит из источника 1 поляризующего напряжения с генераторами постоянного 1-1 и линейно растущего 1-2 напряжения и сумматором 1-3, ячейки {П), измерительного устройства: (И1 ) с дифференциальным усилителем (|7|,-1) и сумматором,; (iTi -2) , схемы формирования сигналов компенсации (IV) с генератором переменного напряжения (IV-)), активным избирательным фильтром (.1V-2), фазовыми детекторами активно составляющей (1V-3) и емкостной составляющей (1V-4) переменного напряжения ячейки, перемножйтелем ()V-5) и преобразователемобратной, величины (IV-6) регистрирующего устрс}йства (V) .

Поляризующее напряжение подается с источника (1) на инвертируквдий вход дифференциального усилителя (Ц1 -1 ), при этом на выходе сумматора устанавливается напряжение, равное поляризующему за счет обратной связи с выхода сумматора на неинвертируквдий вход дифференциального усилитеЛя. Таким образом к ячейке (П) оказывается приложенным поляризующее

748223

напряжение. Одновременно на второй вход сумматора (W -2) подается пере-, манное напряжение от генератора (1V-1), то напряжение создаст постоянный по величине переменный ток через ячейку (II). Для исключения появления переменного напряжения на выходе усилителя (щ -1) служит емкость в цепи отрицательной связи. Переменное напряжение с выхода сумматора (Ш -2) усиливается в активном избирательном фильтре. (1V-2) и поступает на фазовые детекторы активной (IV-3) и емкостной составляющей (1V-A).

Чтобы пояснить работу фазовых детекторов рассмотрим переменное напряжение на выходе сумматора (ш -2) (фиг. 2), Импеданс ячейки Z( для звуковых частот можно представить пр.иближенно, к.ак последовательное соединение объемного сопротивления Ro5 и емкости двойного слоя С d-c . .

- -

ju)Cd- с

ос

Тогда коэффициент передачи сумматора (Ш -2) для переменного напряжения записывается

к Ro6 . 1.

Rfty ji Cd-cRg,),

Первое слагаемое на выходе фазового детектора активной составляющей (IV-З) дает сигнал, пропорциональный величине объемного сопротивления ячейки, а так как падение на.пряжения на Rp5 . . .

- URoS ROS-ЗЯ / где Зд - ток ячейки,

этот сигнал перемножается с выходным сигналом в перемножителе (IV-ity и результат сульфируется с поляризующим напряжением в сумматоре (I -3) Сигнгш на выходе детектора емкостной составляющей (IV-) в соответствии со вторым слагаемым обратно пропорционален емкости C(iQ поскольку сигнал компенсации должен быть пропорционален емкости Сс1 (Ч, сигнал подается на преобразователь обратной величины (1V-6), откуда поступает на вход сумматора (т -2) в противофазе с емкостным током..

Входное напряжение, пропорциональное току ячейки, снимается с выхода усилителя (ш -1) и подается на вход регистрирукицего устройства.

Введение в осциллополярограф схемы формирования-сйгналов. компенсации и новое схемное выполнение измерительного устройства выгодно отличает предлагаемый осциллополярограф от известного, так как сигналы компенсации полностью соответствук1т компенсируемым величинам во всем диапазоне поляризующего напряжения, прикладываемого к ячейке.

В результате повышается точность анализа, особенно при малых концентрациях анализируемых веществ и анализе растворов с низкой проводимост Формула изобретения 1.Осциллополярограф, содержащий источник поляризующего напряжения с сумматором и генераторами постоянного и линейно изменяющегося напряжения, ячейку, измерительное и регистрирующее устройства, отличающийся тем, что, с целью повышенияТОЧНОСТИ анализа,в него введена схема формирования сигналов омпенсации, содержащая генератор, переменного напряжения, активный избирательный фильтр, фазовые, детекторы активной и емкостной составлякядей переменного напряжения ячейки, перемножитель, преобразователь обратной величины, причем выход фильтра соединен со входами фазовых детекторов .выход детектора активной составляющей подключён к: одному из входов перемножителя, второй вход которого соединен с выходом измерительного устройства, выход фазового детектора емкостной составлякядей подключен ко входу преобразователя обратной величины. . . . , . . 2.Осциллополярограф по п. 1, о т л и ч ающ ийс я тем,

748223 измерительное устройство состоит из сумматора и дифференциального усилителя, причем выход сумматора соединен с входом фильтра схемы формирования сигналов компенсации и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, на инверткрукяоий вход которого через резистор подключен выход источника поляризующего напряжения, один из входов которого соединен с выходом перемножителя схемы формирования сигналов компенсации, выход дифференциального усилителя, являюсЕЩйся выходом измерительного устройства, соединеи со входом регистрирующего устройства, через емкость со своим иивертирующим входом и с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом преобразователя обратной величины схемы формирования сигналов компенсации, третий вход соединен с выходом генератора переменного напряжения, а ячейка включена в цепь обратной связи с сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цфасман С.Б, Электронные полярографы, Металлургиздат, М., 1960, с. 146. 2.Мирошников и др. Заводская лаборатория, 1967, с. 33, № 3, с. 382.

. i

Jf г - -«

ттнаУ

9Ve..