Устройство для контроля полярогра-фичЕСКиХ пРибОРОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к электрохимическому приборостроению и предназначено для контроля работоспособности, и определения основных метрологических характеристик полярографи ческой аппаратуры в процессе ее соз дания и эксплуатации. Известны устройства для контроля полярографических приборов, представ лякядие собой двухполюсники или трехполюсники, воспроизводящие свойства двух- или трехэлектродных электро химических ячеек со стационарными ра бочими электродами 1. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ус ройство, представляющее собой трехполюсник и содержащее преобразователь напряжение-ток, выход которого соединен со входом буферного усилителя, функциональный преобразователь и дробно-дифференцирующий усилитель. Это устройство дает возможность контролировать параметры полярографи ческих приборов в режиме работы со стационарным рабочим электродом ячей ки 2. данное устройство не позволяет производить контроль для условий работы с наиболее pacnpoctpaненным в практике ртутно-капельным ( нестационарнь|м электродом. Кроме того, устройство не учитывает зависимости емкости двойного слоя рабочего электрода от поляризу1эщего напряжения. Цель изобретения - повышение точности и увеличение количества измеряемых параметров. Эта цель достигается тем, что-в устройство введены три перемножителя, два сумматора, два функциональных преобразователя, функциональный генератор, дифференцирующий усилитель и инвертор, при этом выход буферного усилителя соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен со входами первого и второго функциональных преобразователей и с одним из входов первого перемножителя, два других входа которого соединены с выходами второго функционального преобразователя и функциойального генератора, при этом выход первого перемножителя соединен через дифференцирующий усилитель с одним из входов второго сумматора, выход же первого функционального преобразователя соединен с одним из входов второго перемножителя, другой вход соединен с выходом Функционального генератора, а выход второго перемно жителя через дробно-дифференцярую1ЦИЙ усилитель соединен со входом второго сумматора, выход которого соединен со входом преобразователя напряжение-ток и одним из входов третьего перемножителя, другой вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом фуйкционального генератора, пр чем выход третьего перемножителя сое динен через инвертор со вторым входом первого сумматора. Кроме того, с целью имитации периодического обновления рабочего электрода, допсэлни тельные входы дифференцирующего и дробно-дифференцирующего усилителей соединены с функциональным генератором. Введение в устройство указанных функциональных узлов обеспечивает изменение диффузионного тока, емкости двойного слоя и объемного сопротивления с изменением площади рабочего электрода, а также удельной емкости двойного слоя от поляризующего напряжения. Структура этих узлов может быть обоснована на основе формул, полученных при рассмотрении про цессов, ПРОИСХОДЯ14ИХ в ячейке . , . ( 4 HMLri, ,(t)oF.fo5r ,dr io(t) iiW-(- .4H-Stt)2.3g U(t)E(t)- c(t)+i4,(t)- Ro(t) (4) где 1ф { t) - фарадеевский ток, n - в лентность деполяризатора, F - число Фарадея, D - коэффициент диффузии, Т - переменная интегрирования,лС(t) изменение концентрации деполяризато ра у рабочего электрода от равновес ного значения, зависящее от поляризующего потенциала рабочего электро да U(t), который, в свою очередь, произвольно изменяется во времени, S(t) - площадь рабочего электрода, изменяющаяся во времения, ic(t) емкостный ток, Cj,(U) - удельная емкость, двойного слоя, зависящая от приложенного напряжения, Ro(t) - об емное сопротивление, изменяющееся в времени, E(t) - полное напряжение, приложенное к электрохимической яче ке, X - удельная электропроводность электролита. На чертеже представлена функциональная схема устройства для контро ля полярографических приборов. Устройство содержит буферный уси литель 1, преобразователь 2 напряже ние-ток, сумматоры 3 и 4, функциональные преобразователи 5, 6 и 7, перемножители 8, 9 и 10, функциональный генератор 11, дробнодифференцирующий усилитель 12, дифференцирующий усилитель 13, клеммы 15, 16 и 17, являющиеся соответственно индикаторным, вспомогательным и сравнивающим электродами. Выходное напряжение полярографа E{t) прикладывается ко входу буферного усилителя 1 с высоким входным сопротивлением. С выхода буферного усилителя сигнал поступает на сумматор 3, где из него вычитается сигнал, соответствующий падению напряжения на объемном сопротивлении, в результате чего на выходе сумматора 3 получается напряжение U (t), соответствующее поляризукнцему потенциалу рабочего электрода. Это напряжение подается на функ 1иональный преобразователь 5 зависимости граничной концентрации деполяризатора от поляризующего потенциала. Сигнал с выхода функционального преобразователя подвергается модуляции в перемножителе 9 сигналом, пропорциональным площади рабочего электрода, изменяющимся во времени, который поступает с выхода функционального генератора 11. С выхода перемножителя 9 сигнал поступает на дробно-дифференцирукяций усилитель 12, имитирующий нестационарные диффузионные процессы, а затем через сумматор 4, где диффузионная составляющей тока суммируется с емкостной, поступает на вход преобразо-вателя 2 напряжение-ток. Для формирования емкостной составлягацей тока поляризующий потенциал с выхода сумматора 3 подается на функциональный преобразователь б зависимости, нелинейной емкости двойного слоя от поляризующего потенциала и на один из входов перемножителя 8, на два других входа которого подаются сигналы с выхода функционального преобразователя бис выхода функционсшьного генератора 11. Сигнал с выхода перемножктеля 8 подвергается дифференцированию в дифференцирующем усилителе 13, в результате чего получается сигнгш, пропорциональный емкостному току, который далее поступает в сумматор 4 для формирования полного тока полярографического датчика. Для имитации периодического обновления рабочего электрода параллельно конденсаторам дифференцирующей и дробнодифференцирующих цепей усилителей 13 и 12 подключены ключи, производящие их разряд в момент обновления капли. Для получения сигнала, соответствующего падению напряжения на объемном сопротивлении, формируется сигнал, пропорциональный объемному сопротивлению и зависящий от площади рабочего электрода, в функциональном преобразователе 7, на вход которого поступает сигнал с выхода функционального генератора 11. Затем сигнал с выхода функционального преобразовате ля 7 поступает на один из входов перемножителя 10, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональ ный полному току полярографического датчика с выхода сумматора 4, Сиг нал на выходе перемножителя 10, соот ветствующий падению напряжения на объемном сопротивлении электролита, через инвертор 14 подается для вычитания .в сумматор 3. Введение в устройство функционгшь ных узлов, обеспечивакадих изменение диффузионного тока, емкости двойного слоя и об-ьемного сопротивления с изменением площади рабочего электрода, а также удельной емкости двойного слоя от поляризующего напряжения поз воляет расширить возможность контроля полярографических приборов и повысить его точность. Формула изобретения 1. Устройство для контроля поляро графических приборов, представляющее собой трехполюсник и содержащее преобразователь напряжение-ток, выход которого соединен со входом буферного усилителя, функциональный преобразователь и дробно-дифференцирующий усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и увеличения количества измеряемых параметров, в него дополнительно вве дены три перемножителя, два сумматора, два функциональных преобразовате ля, функциональный генератор, дифференцирующий усилитель и инвертор. при этом выход буферного усилителя соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен со входами первого и второго функционального преобразователей и с одним из входов первого перемножителя, два других входа которого соединены с выходами второго функционального преобразователя и функционального генератора, при этом выход первого перемножителя соединен через дифференцирующий усилитель с одним из входов второго сумматора, выход же первого функционального преобразователя соединен с одним из входов второго перемножителя, другой вход соединен с выходом функционального генератора, а выход второго перемно хителя через дробно-дифференцирующий усилитель соединен со входом второго сумматора, выход которого соединен со входом преобразователя напряжение-ток и одним из входом третьего перёмножителя, другой вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом функционального генератора, причем вход третьего перемножителя соединен через инвертор со вторым входом первого сУмматора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью имитации периодического обновления рабочего электрода, дополнительные входы дифференцирующего и дробно-дифференцирующего усилителей соединены с функциональным генератором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 497664, кл. В 28 1/32, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке tt 2610743/18-25, кл. G 01 N 27/48, 1978 (прототип).

If IS

17