Устройство для электрохимических исследований Советский патент 1982 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к физико-химическому анализу состава и свойств веществ и может быть использовано в элект рохимии для исследований электрохимических автоколебательных систем. Известны регуляторы электрического режима (устройства для электрохимических исследований), соцержащие регулирую щий усилитель (потенциостатУ, электрохимическую ячейку с основным (исследуе мым) электродом, снабженным дополни-, тельным выводом, у которых дополнитель ный вывод исследуемого электрода подсоединен к массе регулирующего усилителя, а выход усилителя изолирован от массы С1 3 . Данные регуляторы имеют огваниченные возможности по быстродействию, так как для реализации гальванического разделения входных и выходных цепей необходимы дополнительные устройства, напри мер разделительные трансформаторы и фазочувствительные детекторы со сглаживающими фильтрами. Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется регулятор электрического режима (устройство для электрохимических исследований) , содержащий электрохимическую ячейку с основным (исследуемым) и вспомогательным электродами и электродом сравнения, регулирующий усилитель (потенциостат) и дифференциальный усилитель с коэффициентом передачи, равным 1, и симметричнь1ми входами, к одному из которых подключен вьгоод от электрода сравнения, а к другому - дополнительный . вьгоод от основного (исследуемого) элект рода, и симметричным выходом, соединенным с регулирующим усилителем С2 . Однако известный регулятор не может быть применен для изучения резонансных свойств электрохимических автоколебательных систем, так как он не обеспечивает плавного перехода из погенциостатического режима в гальваностатический и обратно, т. е, не обеспечивает заданного положения нагрузочной линии относительно динамической поляризационной кривой. 397 Цель изобретения « обеспечение плав ного перехода электрического режима из потенциостатического в гальваностати- ческий и обратно, в частности, при измеренРШ резонансной частоты электрохими™ ческого процесса. . Указанная цель достигается те.м, что регулятор электрического режима для электрохимических исследований снабжен дополнительной цепочкой, состоящей из постоянного резистора, повторителя напряжения и переменного резистора, при чем постоянный резистор включен между основным электродом и общей точкой ске мы, вход повторителя напряжения соединен с основным электродом, переменный резистор подключен между выходом повторителя напряжения и. выходом диффе- ренциального усилителя, а движок переменного резистора соединен с входом ре- гулируюшего усилителя. На чертеже представлена функциональ- (ная схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из электрохими|ческой ячейки 1, содержащей основной (исследуемый) электрод 2, вспомогательный электрод 3 и электрод 4 сравнения, регулирующего усилителя (потеншгостата) 5, дифференциального усилителя 6 с коэф фициентом передачи, равным 1, постоянно го резистора 7, включенного между основным электродом 2 и общей точкой схемы, повторителя 8 напряжения, вход 9 которого соединен с основным электродом 2, переменного резистора 10, подключенного между выходом 11 дифферен циального усилителя 6 и выходом 12 по вторителя 8 напряжения. Движок 13 переменного резистора Ю соединен с входом 14 регулирующего уси лителя 5, к второму входу которого подключен источник 15 опорного напряжения Регулятор электрического режима ра ботает следующим образом. Наличие отрицательной обратной.связи через регулирующий усилитель 5 и вспомогательный электрод 3 при достаточно большом коэффициенте передачи регулирующего усилителя ,5 обуславливает вы полнение равенства ,(1) где U - напряжение, действующее на входе 14- регулирующего усилителя 5 ; Е - задаваемое опорное напряжение. Так как на выходе 12 повторителя 8 напряжения действует напряжение, пропор идональное току J , протекающему через 7 основной электрод 2, в на выходе Л 1 дифференциального усилителя 6 дсйстЕуат напряжение, равное потен1же. ocaoEiioro электрода 2 относительно электрода 4 сравнения, то напряжение U равно U:: a -f4-blR где R сопротивление постоянного . тора 7 ; потеншшл основного электрода 2j коэффициенты, зависящие зт положения ДБИжка 13 переменногс резистора 10, причем оГ 4 Ь - -1, Если Ъ О, реализуется потен;:сйоста тический режим (регулирование по потен циалу), если а О, реализуется гальвано- статический режим (регулирование по току). При перемещении движка 13 переменного резистора 10 из одного крайнего положения в другое обеспечивается плав ный переход из потенциостатического реишма в гальваностатический и обратно. Из (1) и (2) следует o(/-tЪЗ e. В координатах ток - потекшшл (плоскость 3,4) наклон RO нагрузочной линии определяется отношением потенциала при Л О к току Jg при О (4) формулы (3) следует, что величины и JQ соответственно равны 3 1 o-fcR откуда получаем Из формулы (7) следует, что пере- мещением движка 13 переменного ре- (зистора 10 за счет плавного изменения коэффициентов а и b происходит плавное изменение наклона RQ нагрузочной линии. Введение в регулятор электрического :режима дополнительной цепочки, состоящей из постоянного резистора, повторителя напряжения и переменного резистора, позволяет получить положительный эффект по сравнению с известными, а именно обеспечить плавный переход из потенцио- статического режима в гальваностатичес- кий и обратно, что расширяет технические возможности регулятопов электрического