Устройство для измерения содержания газового компонента в жидкой или газовой среде Советский патент 1982 года по МПК G01N27/46 

чика, обусловленное перенапряжением электрода по току. Напряжение на нагрузке датчика таже зависит от тока датчика UH ID где Rax сопротивление, входа нагрузnofeHUHaji катода в этом случае зависит от тока датчика по формуле 4t -fao+ p + (-(+ exbD f) где (Rj +R g) L & (f - отклонение потен циала, обусловле ное падением нап ряжения во внешней цепи и изменением потенциал анода. Отклонение потенциала катода от установленного значения приводит к изменению тока датчика вследствие 1-5% наклона характеристики зависимости тока датчика от потенциала катода в пределах области чаименьшей зависимости тока от потенциала катода при той же концентрации измеряемого газового компонента. Это отк-лонение потенциала катода резко выражено в случае больших токов датчиков, например, при сопротивлении нагрузки 100 Ом и токе датчике 100 мкА отклонение потенциала (u(fj,) составляет 10 мВ, Изменение потенциала индикаторного электр ода при измерении изменяю щейся концентрации газового компонента приводит к изменению стационарного состояния катода, сопровождающемуся переходными электрохимиче кими процессами в датчике, являющим ся при чиной динамической погрешност измерения. Цель изобретения - повышение точ ности регулирования потенциала като да в области потенциалов ионизации измеряемого газового компонента. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения соде жания газового компонента в жидкой или газовой среде, содержащем гальванический датчик, состоящий из кат да и анода, соединенный последовательно через источник внешнего напр жения с регистрирующим прибором, вн няя цепь тока датчика соединена через цепь обратной связи со входом источника внешнего напряжения, выпо ненного регулируемым. ,. На фиг. 1 изображена структурная схема „устройства для иЪмерения концентрации газового компонента; на фиг. 2 - зависимости тока датчика от пЬтенциалов. Предлагаемое устройство содержит лектрохимический датчик 1 концентации газового компонента, соединеный последовательно через источник 2 егулируемого напряжения с входом силителя 3, регистрирующий прибор 4, оединенный с выходом усилителя 3, епь 5 обратной связи, соединяющую ыход усилителя 3 с входом источниа 2 регулируемого напряжения, Ток датчика 1, пропорциональный змеряемой концентраций;, через исочник 2 регулируемого напряжения оступает на вход усилителя 3, затем а регистрирую1гщй прибор 4 и цепь 5 братной связи, которая фО1 мирует ишал коррекции, поступаювдий на ход источника 2 регулируемого напяжения . O BXSC OC де U)/ - сигнал коррекции.; IQ - ток датчика; сопротивление входа нагрузки (усилителя); Клр- коэффициент усиления усилителя 3; KOJ,- коэффициент обратной связи. Источник 2 регулируемого напряжения, управляемый цепью 5 обратной связи, формирует свое выходное напряжение . 2) Up U,po+uUp, где Цро - начальное значение регулируемого напряжения Up, залаваегюе источником 2; изменение Up от сигнала - коррекции Кр - коэффИ1шент передачи источника 2 регулируемого напряжения по входу от цепи 5 обратной связи. В результате решения уравнений (1) - (6) получают формулу заэисш-юсти потенциала индикаторного электрода ц от тока датчика 1 fK- ao--V- K.RgJj, где (jc..Koj-Kp+l+ i- - коэффициент в влияния тока датчика на потенциал катода; RJ - эквивалентное электрохшлическ,ое сопро- тивление датчика, обусловленное перенапряжеНИШ4 электрода по току. Цепь 5 обратной, связи должна имет величину коэффициента обратной связи KQJ. , близкую к К ос оптимальному V(o) тогда коэффициент влияния тока датчи ка на потенциал катода имеет достаточно малую величину 0,01-0,1, что обеспечивает уменьшение влияния тока датчика на потенциал катода не менее, чем в 10 раз. Например, при токе датчика 100 мкА, сопротивлении нагрузки 100 Ом и коэффициенте влияния тока на потенциал 0,05 величина отклонения потенциала катода ( ЬС#,) составляет 0,5 мВ. Это соответствует уменьшению погрешности в измерении концентрации газового компонента по нелинейности с 1-5 до 0,1-0,5%. Кроме того, такая малая величина изменения потенциала обеспечивает соответствукяпую стабильность состояния динамического равновесия электро химических процессов на поверхности индикаторного электрода датчика при переменной концентрации измеряемого газового компонента среды и значительно снижает величину дина ической погрешности измерения. Влияние величины отклонения потендиала индикаторного электрода датчика на его динамическую погрешность в первсму приближении можно характеризовать зависимостью постоянной времени датчика i от вели шны изменения потенциала индикаторного электрода { дс|)/ , ,где t-- диффузионная составлянна(ая постоянной временив (t 5 - 30 с); о Kh-4(f- электрохимическая составляю щая постоянной времени t ; Кц - коэффициент зависи11юстй постоянной времени от Д ji к ; ,3 с/мВ для нихром-катода; 0,75 с/мВ для Ад-катода. Например, уменьшение ACf с 10 до 1 МБ понижает величину электрохимической составляющей постоянной времени t с 3 до 0,3 с для нихром-катода и с 7,5 до О, 75 с для Ад-катода. Предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет на порядок повысить точность регулирования потен циала катода, что снижает основную погрешность по нелинейности измерения концентрации газового ко понента газовой или жидкой среды в 10 раз; позволяет снизить в 5-10 раз динамическую погрешность, измерения} расширяет возможйости применения в электрохимических датчиках в качестве электродов неблагородных металлов с узкой областью потенциалов ионизации газового компонента и область исполь зования электрохи№1ческих датчиков для контроля и регулирования процес сов в средах со сложной динамикой, с Зыстрыгда взгиенениями концентрации газового компонента, а также для измерения концентрации различных газовых компонентов газовой или яидкой 1среды. Формула изобретения Устройство дяя измерения содержания газового компонента в жидкой или газовой среде, содержащее галь-, ванический датчик, состоящий из катода и анода, соединенный последовательно через источник внешнего напряжения с регистрирующим прибором, отличатэвдееся тем, что, с целью повьвиения точности, внешняя цепь тока датчика соединена через цепь обратной связи со входом источника напряжения, вы полненного регулируемым, j Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 292465, кл. G 02 В 7/00, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР 446822, кл, С 01 N 27/46, 1972{про:ТОТИП)..

/7 . tl« / ,

/|4)

i-ivjrk-e(/,

/««

4.2

7 . . /,f