Устройство для автоматической калибровки ионоселективных электродов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ ЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ИОНОСЕЛЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, содержащее потенциометрическую ячейку, соединенную с измерительным преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности калибровки путем получения линейной калибровочной характеристики и автоматизации процесса калибровки ионоселективных электродов, в устройство дополнительно введены две емкости для реактивов, соединенные с перисталптическими насосами, снабженными электроприводом , динамический разбавитель, командное устройство, задающий блок, блок сравнения и сигнализатор, причем выходы перистальтических насосов соединены с соответствующими входами динамического разбавителя, выход которого соединен с входом потенциометрической ячейки, выход измерительного преобразователя подключен к первому входу блока сравнения,второй 1 вход которого через задающий блок (Л подключен к первому выходу командного устройства ,второй выход которого соединен с электроприводом,а третий - с одним из входов сигнализатора , другой вход которого соединен с выходом блока сравнения. со 05 оо к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1073682 А

3(51) G 01 N 27 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ lН ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3517777/18-25 (22) 24.11. 82 (46) 15. 02. 84. Бюл. М б (72) А. В. Морозов, И. В. Кораблев, Г.А.Гальцова и A.Â.Åãoðîâ (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт химического машиностроения (53) 66.028 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 116666116633, .кл. С 05 0 11/02, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 708159, кл. G 01 F 13/00, 1980.

3. Камман К. Работы с ионоселективными электродами. М., "Мир", 1980, с. 159-163 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ—

ЧЕСКОЙ КАЛИ БРОВКИ ИОНОСЕЛЕКТИВНЫХ

ЭЛЕКТРОДОВ, содержащее потенциометрическую ячейку, соединенную с измерительным преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности калибровки путем получения линейной калибро— вочной характеристики и автоматизации процесса калибровки ионоселективных электродов, в устройство дополнительно введены две емкости для реактивов, соединенные с перисталвти ческими насосами, снабженными электроприводом, динамический разбавитель командное устройство, задающий блок, блок сравнения и сигнализатор, причем выходы перистальтических насосов соединены с соответствующими входами динамического разбавителя, выход которого соединен С входом потенциометрической ячейки, выход измерительного преобразователя подключен к ,первому входу блока сравнения, второй вход которого через задающий блок подключен к первому выходу командного устройства, второй выход которого соединен с электроприводом,атретий — с одним из входов сигнализатора, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения.

1073б82

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматической калибровки ионоселективных электродов, используемых для определения концентраций аналиэируежюх компонентов в различных 5 .отраслях промышленности.

Известно устройство для создания заданной концентрации пара в газе, которое может быть использовано для калибровки ионоселективных элект- 3Q родов, содержащее капилляр, присоединенный к газопроводу и образующий два у -образных колена L1) .

Недостатками .этого устройства являются необходимость в периодичесФ кой подэ аправке дозирующего капилляра и нестабильность в работе, что не позволяет организовать автоматическчю калибровку электродов.

Известно устройство для приготовления газовых смесей, которое может быть использовано для калибровки ионоселективных электродов, содержащее корпус, газопроницаемую мембрану, помещенную между основанием и крышкой и образующую с основанием камеру, и каналы со штуцерами для ввода и вывода газа, ввода газа-носителя и отвода газовой смеси C23 .

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет организовать автоматическую калибровку ионоселективных электродов,, так как необходимо дискретно изменять режимные параметры устройства расход 35 газовой смеси, ее концентрацию и т.д.) . Кроме того, зависимость кон-" центрации газовой смеси является нелинейной временной функцией, объяс. няемой физической сущностью процес- 4О са мембранного разбавления.

Наиболее близким к предлагаемсму по технической сущности является устройство для автоматической калибровки ионоселективных электродов, содержащее потенциометрическую ячейку, соединенную с измерительным преобразователем. В ячейку периодически заливают заранее приготовленные калибровочные растворы и по значениям измеренных ЭДС осуществляют калибровку электродов Г33.

Недостатком данного устройства является периодичность процесса калибровки, связанная с многократной цикличной заливной калибровочных растворов, и измерения ЭДС.

Кроме того, нелинейность калибровочной характеристики, процесс подчи-, няется уравнению Нернста Е = У(ал) приводит к различным погрешностям 60 измерения в широком диапазоне изменения концентраций калибровочных растворов.

Цель изобретения — повышение очности калибровки путем получения ли- у нейной калибровочной характеристики и автоматизации процесса калибровки ионоселективных электродов. поставленная цель достигается тем, что в устройство для антомати— ческой калибровки ионоселективных электродов, содержащее потенциометрическую ячейку, соединенную с измери-тельным преобразователем, дсполнительно введены две емкости вля реактивов, соединенные с перистальтическими насосами, снабженными электроприводом, динамический разбавитель, командное устройство, задающий блок., блок сравнения и сигнализатор, причем выходы перистальтических насосов соединены с соответствующими входами динамического разбавителя, выход которого соединен с входом потенциометрической ячейки, выход измерительного преобразователя подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого чеРез задаю— щий блок подключен к первому выходу командного устройства, второй выход которого соединен с элЬктроприводом, а третий — с одним из входов сигналиэатора, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства," на фиг. 2 зависимость выходного сигнала потенциометрической ячейки с кал: бичуемым фтор-селективным электродсм ст времени измерения.

Устройство содер>кит две емкости

1 и 2 с реактиваьы, в одной иэ кото— рых находится с-aHpàðòíêé калибровочный раствор с максимальной концентрацией измеряемых ионов, а э другой — нейтральный буферный раст-вор, динамический разбавитепь 3, два перистальтических насоса 4 и 5, которые приводятся в,действие электроприводом б, потенциометрическую ячейку с, калибруемым электродом 7, измерительный преобразователь 8, вторичный регистрирующий прибор 9„ блок 10 сравнения, задающий блок 1", командное устройство 12, сигналиэа— тор 13.

Устройство работает, следующим образом.

Стандартный калибровочный раствор с максимальной концентрацией измеряемых ионов из емкости 1 подается перистальтическим насосом 4 в дина— мический раэбавитепь 3. Нри достижении заданного уровня в p збавителе командНое устройство вык..ючает электропривод перистальтического насоса 4 и подача стандартного калибровочного раствора прекращается.

Затем командное устройство включает злектропривод перистальтического нас.оса 5, который подает нейтральный буферный раствор также в дина10736 82 мический разбавитель. Причем образующийся калибровочный раствор непрерывно перетекает в измерительную потенциометрическую ячейку с калибруеиым электродом 7. В динамическом разбавителе осуществляется непрерывное разбавление стандартного калибровочного раствора с максимальной концентрацией измеряеьих ионов в соответствии с выражением 0

СС е — 1

V о р

40 (2) Š=Š+ — 0nc

RT

Яч- о nF где Ео — константа, определяемая типом сравнительного электрода.

Подставляя выражение (1 } в соот ношение (2 ) получаем

К =K+K 4 (Зj

Яч 1 2

45 где

RT RT y

=Е + — С; K о nF о 2 nF оу

Из уравнения (3 ) следует, что при использовании предлагаемого устройства выходной сигнал потен50 где С вЂ” текущее значение концентрации калибровочного раствора; 15

С вЂ” начальная максимальная

О концентрация измеряемых ионов калибровочного раствора;

V — скорость подачи нейтральногс -20 буферного раствора;

Ч вЂ” объем раствора в динамическом р аз бавителе; время, за которое происходит разбавление до заданной 25 концентрации.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое проведение процесса калибровки с непрерывным получением калибровочного раствора с заданной концентрацией измеряеьих ионов.

В потенциометрической ячейке с калибруеьи vr электродом измеряется текущая концентрация калибровочного раствора и на вход измерительного преобразователя выдает. ся сигнал, функционально связанный с текущим значением концентрации калибровочного раствора соотношением циометрической ячейки 7 с калибруеьим электродом является линейной

Функцией времени измерения.

На фиг. 2 представлена зависимость выходного сигнала потенциометрической ячейки с калибруемим фтор-селективным электродом от времени измерения при начальной максимальной концентрации фтор-иона в калибровочном растворе COF =1 M.

С выхода измерительного преобразователя сигнал, соответствующий текущей концентрации измеряемых ионов, поступает на вход регистрирующего прибора, а также на вход блока сравнения, где происходит вычисление текущего значения чувствительности калибруемого электрода в соответствии с выражением

ЯЧ (4) тек и сравнение полученных значений Sr „ с теоретическим значением чувствительности 5 е для данного типа калибруемого электрода. Сигнал, соответствующий S, поступает также на вход блока сравнения с выхода задающего блока 11.

Если величина рассогласования

5те и Sze„определяемая критерием линейности по Формуле

5 -S теор тек () теор достигает значения ). >, 0,03, сигнал с выхода блока. сравнения поступает на сигнализатор 13. Таким образом, сигнализатор 13 однозначно определяет работоспособность калибруемого электрода, а также соответствие получаемой калибровочной характеристики теоретической градуировочной характеристике электрода °

Так как при применении описанного устройства выходной сигнал потенциометрической ячейки с калибруеMblM электродом является линейной функцией времени измерения, погрешность калибровки является величиной постоянной во всем диапазоне калибровки.

Лабораторные испытания подтвердили высокую надежность предлагаемого устройства, что позволяет использовать его для автоматического управления технологическими процессами °

1073682 др 8, сгх

321j43 Тираж 823 Подпн с ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Алексеев

Редактор Л. Апексеенко Техред 0.Неце Корректор H° . арденн

I Я