Устройство измерения электрохимического потенциала активности ионов в растворах

 

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА АКТИВНОСТИ ИОНОВ В РАСТВОРАХ, состоящее из электрохимических ячеек, содержащих измерительные электроды и электроды сравнения , подсоединенные к источнику калиброванного напряжения, соединенному с блоком связи, нуль-органа, вьтолненного с возможностью попеременного подключения через разъемы к измерительным электродам, выход которого через блок связи соединен с устройством обработки результатов измерений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений электрохимического потенциала и быстродействия, каждый разъем вьтолнен в виде системы из трех реле, одно из которых с нормально замкнутыми контактами и два других с последовательно соединенными нормально разомкнутыми контактами, включенными между измерительным электродом и входом нуль-орглна, выполненного в виде дифференциального операW ционного усилителя с полной отрицательной обратной связью по напряжес нию и имеющего дополнительньй низкоомньЧй выход-, который через контакты нормально замкнутых реле соединен с общей точкой последовательного соединения контактов нормально разомкнутых реле каждого разъема. ел ;о со

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

ИМ

РЕСПУБЛИК эсЮ С 01 N 277 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ГНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t « « i

М фя ь., 1Г «Г «.1« (21) 3492174/18-25 (22) 08.07.82 (46) 30.07.84. Бюл. М- 28 (72) И.H. Андреев (53) 541.23(088.8) (56) 1. Кантере В.M. и др . Потенциометрические и титрометрические приборы. М., "Машиностроение", 1970, с. 86.

2. Эльнин С.P. и др. ИспользоваННе программных клавишных вычислительных машин в схемах автоматизированных поверочных установок.

Сб. "Материалы V республиканской научно-технической конференции по метрологии". Тбилиси, "Мецн4ереба", 1978, с. 83 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА АКТИВНОСТИ

ИОНОВ В РАСТВОРАХ, состоящее иэ электрохимических ячеек, содержащих измерительные электроды и электроды сравнения, подсоединенные к источнику калиброванного напряжения, соединенному..SU„„1105799 А с блоком связи, нуль-органа, выполненного с возможностью попеременного под-. ключения через разъемы к измерительным электродам, выход которого через блок связи соединен с устройством обработки результатов измерений, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений электрохимического потенциала и быстродействия, каждый разъем выполнен в виде системы из трех реле, одно из которых с нормально замкнутыми контактами и два других с последовательно соединенными нормально разомкнутыми контактами, включенными между измерительным электродом и входом нуль-органа, выполнен- @

Ф ного в виде дифференциального операционного усилителя с полной отрицательной обратной связью по напряжению и имеющего дополнительный низкоомнь1й выход; который через контакты а нормально замкнутых реле соединен с общей точкой последовательного соединения контактов нормально разомкну тых реле каждого разъема.

1105799

Изобретение относится к электрометрическим измерениям в электрохимии, в частности в рН-метрии.

Известно устройство цля измерения электрохимического потенциала, основанное на компенсационном методе.

Устройство состоит из потенциометра, калибрующего через образцовый источник напряжения, источника электрохимического потенциала и нуль-органа (1).10

Недостатками данного устройства являются низкая производительность, а также трудоемкость измерительной процедуры, что затрудняе7 его использование при большом числе измеряемых 15 источников °

Наиболее. близким к предлагаемому по технической сущности является уст— ройство измерения злектрохимического потенциала активности ионов в раст- 2О ворах, состоящее из электрохимических ячеек, содержащих измерительные электроды и электроды сравнения, подсоединенные к источнику калиброванного напряжения, соединенному с блоком свя- 25 зи, нуль-органа, выполненного с возможностью попеременного подключения через разъемы к измерительным электродам, выход которого через блок связи соединен с устройством обработки gp результатов измерений (2) .

Недостатками известного устройства являются взаимовлияние каналов, ограничивающее точность измерений, и высокие требования к сопротивлениям разъемов, установленных между измерительными электродами и нуль-органом, и к емкости монтажа.

Цель изобретения — повышение точности измерений электрохимического потенциала и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве измерения электрохимического потенциала активности ионов в растворах, состоящем из электрохимических ячеек, содержащих измерительные электроды и электроды сравнения, подсоединенные к источнику калиброванного напряжения, соединенному с блоком связи, нуль-органа, выполненного с воэможностью попеременного подключения через разъемы к измерительным электродам, выход которого через блок связи соединен с устройством обработки результатов измерений, каждый разъем выполнен в виде системы из трех реле, одно из которых с нормально замкнутыми контактами и два других с последовательно соединенными нормально разомкнутыми контактами, включенными между измерительным электродом и входом нуль-органа, выполненного в виде дифференциального операционного усилителя с полной отрицательной обратной связью по напряжению и имеющего дополнительный низкоомный вьгход, который через контакты нормально замкнутых реле соединен с общей точкой последовательного соединения контактов нормально разомкнутых реле каждого разъема.

На чертеже представлена блок-схема устройства измерения электрохимического потенциала активности ионов в растворах.

Устройство состоит из электрохимических ячеек 1, содержащих измерительные электроды 2 и электроды 3 сравнения, подсоединенные к источнику

4 калиброванного напряжения, соединенному с блоком 5 связи, нуль-органа 6, выполненного с возможностью попеременного подключения через разъемы 7 к измерительным электродам. Каждый разьем выполнен в виде системы из трех реле, одно из которых имеет нормально замкнутые контакты 8, а два других последовательно соединенные нормально разомкнутые контакты 9 и 10, которые включены между электродом 2 и входом нуль †орга б, выход 11 которого через блок 5 связи соединен с устройством 12 обработки результатов измерений. Нуль †орг выполнен в виде дифференциального операционного усилителя с полной отрицательной обратной связью по напряжению. Низкоомный дополнительный выход 13 нуль †орга через контакты 8 соединен с общей точкой последовательного соединения контактов 9 и 10 каждого разъема 7;

Устройство 12 содержит электронную клавишную вычислительную машину 14 (ЭКВМ) с цифропечатающим устройством 15.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии электрохими— ческие ячейки 1 отключены от входа нуль-органа 6. При подаче управляющего напряжения на первый разъем 7 контакты 9 и 10 реле этого разъема замыкаются, а контакты 8 размыкаются.

Измерительный электрод 2 подключается к входу нуль-органа б. Одновременно по сигналу ЭКВМ 14 от источника

1105799

ВНИИПИ Заказ 5593/34 Т аж 823 По сное

-Филкап ППП Патевт, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

4 линейно возрастающее напряжение подается на электроды 3 сравнения. При полной компенсации измеряемого напря-. жения V1 при V = V где V — напря1 жение на электродах измеряемой ячейки, j = . 1, 2, ..., n, Чк — напряжение источника 4, на выходе нуль-органа 6 появляется кодовый уровень сигнала, соответствующий логической единице. При этом происходит фиксация напряжения Vj = V1 и измеренное значение подается через 3КВМ 14 на цифропечатающее устройство 15. IIa окончании измерения включается релейная система следующего разъема, при этом !5 релейная система первого разъема возвращается в исходное состояние, а к нуль-органу подключаются измерительные электроды 2 со следующей ячейки.

Реализованное устройство измерения 20 электрохимического потенциала активности ионов в растворе содержит 10 электрохимических ячеек (n = 10).

В качестве измерительных электродов используются стеклянные электроды с сопротивлением 10 †.10 Ом. Нульг о орган выполнен на базе операционного усилителя. В электронных разъемах использованы герконы, имеющие сопротивление разомкнутых контактов не ниже 10 Ом. Источник 4 — потенциометр.

13

В диапазоне 0 — +2В абсолютная погрешность измерения не превышает

10 " B при полном времени измерения

1,5 мин.

По сравнению с базовым устройством уменьшается время измерения, улучшается развязка между отдельными источниками .(электрохимическими ячейками) и повышается точность измерений.

Технико-экономический эффект от использования устройства выражается в повышении производительности труда при многократных измерениях, например при поверочных работах и проведении метрологических исследований.