Устройство для измерения сопротивления электрохимических резисторов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕЗИСТОРОВ , содержащее трехэлектродную электрохимическую ячейку, одним из электродов которой является электрохимический резистор, регулируемый источник напряжения поляризации, первый индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два управляемых переключателя, операционный усилитель, резистор, управляемый источник измерительного тока, первый блок выборки и хранения, синхронизатор, причем выход регули- , руемого источника напряжения поляризации соединен с первьм информационным входом первого переключателя. выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя , выход которого соединен через резистор с вспомогательным электродом электрохимической ячейки и с вторым информационным входом первого переключателя, а также непосредственно с первым информационным входом второго переключателя, у которого второй информационный вход соединен с электродом сравнения электрохимической ячейки, а выход - с инвертирующим входом операционного усилителя , электрохимический резистор соединен с управляемым источником измерительного тока и с первым блоком 3 выборки и хранения, причем управляю (Л щие входы обоих переключателей, источника измерительного тока и первого блок.ч выборки и хранения соединены с выходами .синхронизатора, а к выходу первого блока выборки и хранения подключен первьй индикатор. 2. Устройство по п. 1, о т л ич ающееся тем, что, с целью расширения функциональных войможностей , а именно измерения тока 00 поляризации и формирования постоянного напряжения, пропорционального этому току, введен второй блок вы ( борки и хранения, подключенный паралi: лельно к выводам резистора, причем управлякщий вход второго блока выборки и хранения соединен с одним из выходов синхронизатора, а к его выходу подключен вторйй индикатор.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (I() ф(Я1 G 01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3564034/24-21 (22) 09.03.83 (46) 30.03.85. Бюп. 1(- 12 (72) Г.Н.Мансуров, В.В.Крючков, В.П.Недошивин, В.И.Новосельцев и В.Г.Баганов (53) 621.317.33(088.8) (56) 1. Н.Shimizu. Resistance change

of an evaporàtå of platium film

working as cathode or anode in acid эо1utions. — "Electrochimica Acta

1968, Vol 13, р.27-44. .2. J.Bockris, В.Cahan, G.Stoner. А surtace conductivity

approach to the measurement of

adsorption at metalsolution interfaces. — "Chemical Instrumentation", 1969, 1(3), р . 273-285. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕ

ЗИСТОРОВ, содержащее трехэлектродную электрохимическую ячейку, одним из электродов которой является электрохимический резистор, регулируемый источник напряжения поляризации, первый индикатор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены два управляемых переключателя, операционный усилитель, резистор, управляемый источник измерительного тока, первый блок выборки и хранения, синхронизатор, причем выход регулируемого источника напряжения поляризации соединен с первым информационным входом первого переключателя, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с вспомогательным электродом электрохимической ячейки и с вторым информационным входом первого переключателя, а также непосредственно с первым информационным входом второго переключателя, у которого второй информационный вход соединен с электродом сравнения электрохимической ячейки, а выход — с инвер-.. тирующим входом операционного усилителя, электрохимический резистор соединен с управляемым источником измерительного тока и с первым блоком Я выборки и хранения, причем управляющие входы обоих переключателей, источника измерительного тока и первого блока выборки и хранения соединены с выходами .синхронизатора, а к выходу первого блока выборки и хранения подключен первый индикатор.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, а именно измерения тока

4 поляризации и формирования постоянного напряжения, пропорционального 4 ) этому току, введен второй блок вы- 1 ) борки и хранения, подключенный параллельно к выводам резистора, причем управляющий вход второго блока выборки и хранения соединен с одним as выходов синхронизатора, а к его выходу подключен второй индикатор.

i 148002

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения электрохимического резистора, содержащее трехэлектродную ячейку, одним из электродов которой служит исследуемый электрохимический резистор, регулируемый источник напряжения поляризации, источник постоянного измерительного тока, индикатор (2) .

50

Для измерения сопротивления через электрохимический резистор пропускают постоянный измерительный ток и измеряют падение напряжения 55 на нем при разных значениях напряжения на электроде сравнения или тока поляризации.

Изобретение относится к области хемотроники и электрохимии и может быть использовано при измерении характеристик тонкопленочных электрохимических резисторов, управляемых резисторов и хемотронных приборов.

Известно устройство для измерения сопротивления электрохимического резистора, помещенного в трехэлектродную электрохимическую ячейку. Элект- 10 родами электрохимической ячейки являются вспомогательный электрод, на который подают напряжение поляризации, электрод сравнения, выхоцное напряжение которого служит параметром при измерении сопротивления, причем это напряжение изменяют путем применения напряжения поляризации, т.е, путем изменения тока поляризации через ячейку, рабочий электрод, щ относительно которого измеряют выходное напряжение электрода сравнения.

В качестве рабочего электрода используется исследуемый электрохимический резистор И .

Для измерения сопротивления электрохимического резистора через него пропускают переменный измерительный ток и измеряют падение напряжения при разных значениях напряжения на электроде сравнения или тока поляризации, протекающего через электрохимическую ячейку.

Недостатком устройства является погрешность измерения сопротивления, возникающая из-за паразитной составляющей переменного измерительного тока, протекающей через раствор параллельно исследуемому электрохимическому резистору.

Недостатком устройства является погрешность измерения сопротивления, I возникающая вследствие влияния тока поляризации на результат измерения„ так как ток поляризации протекает через электрохимический резистор одновременно с измерительным током и создает вместе с последним измеряемое падение напряжения. Эа счет придания электрохнмическому резистору сложной симметричной формой относительно его заземляемой (общей) точки не удается полностью устранить влияние тока поляризации на результат измерения, так как обе симметричные части реэистора всегда .будут иметь разброс по сопротивлению из-за конечной точности процесса их производства. Кроме того, разность потенциалов, возникающая на концах электрохимического резистора код действием измерительного тока, приводит к дополнительному перераспределению тока поляризации между обеими частями электрохимического резистора и, следовательно, к дополнительным искажениям результата измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения сопротивления электрохимического резистора и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления электрохимических резисторов, содержащее трехэлектродную электрохимическую ячейку, одним из электродов которой является электрохимический резистор, регулируемый источник напряжения поляризации, первый индикатор, введены два управляемых переключателя, операционный усилитель, резистор, управляемый источник измерительного тока, первый блок выборки и хранения, синхронизатор, причем выход регулируемого источника напряжения поляризации соединен с первым информационным входом первого переключателя, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с вспомогательным электродом электрохимической ячейки и с вторым информационным входом первого переключателя, а также непосредственно с первым информационным входом второго переключателя, у которого второй информационный вход соединен с электродом срав3 1148

Hpíèÿ электрохимической ячейки, а вы1ход с инвертирующим входом операционного усилителя, электрохимический резистор соединен с управляемым источником измерительного тока и с первым блоком выборки и хранения, причем управляющие входы обоих переключателей, источника измерительного тока и первого блока выборки и хранения соединены с выходами синхро- 1О низатора, а к выходу первого блока выборки и хранения подключен первый индикатор.

Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей, а именно измерения тока поляризации и формирования постоянного напряжения, пропорционального этому току, введен второй блок выборки и хранения, подключенный параллельнЬ к выводам резистора, причем управляющий вход второго блока выборки и хранения соединен с одним из выходов синхронизатора, а к его выходу подключен второй индикатор. 25

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого.устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит регулируемый 30 источник 1 напряжения поляризации (например, изменяющегося по линейному закону), первый 2 и второй 3 переключатели, операционный усилитель 4, резистор 5 (R ), трехэлектродную

3S ячейку 6, рабочим электродом которой является электрохимический резистор 7 (RÄ), управляемый источник 8 измерительного тока, синхронизатор 9, первый блок 10 выборки и хранения, первый индикатор 11, второй блок 12 выборки и хранения и второй индикатор 13.

Выход источника 1 соединен с первым информационным входом первого 45 переключателя 2, выход которого соединен с неинвертирующим входом усилителя 4. Выход усилителя 4 соединен через .резистор 5 с вспомогательным электродом электрохимической ячейки 6 50 и с вторым информационным входом первого переключателя 2, а также не.посредственно с первым информационным входом второго переключателя 3, I у которого второй информационный 55 вход соединен с электродом сравнения электрохимической ячейки 6, а выход соединен с инвертирующим входом

002 4 операционного усилителя 4. Электрохимический резистор 7 соединен с управляемым источником 8 измерительного тока и первым блоком 10 выборки и хранения, к выходу которого подключен первый индикатор i 1 °

Управляющие входы обоих переключателей 2 и 3, источника 8 измерительного. тока и первого блока 1О соединены с соответствующими выходами синхронизатора 9. Второй блок 12 выборки и хранения подключен параллельно выводам резистора 5, а к его выходу подключен второй индикатор 13.

Управляющий вход блока 12 соеДинен с одним из выходов синхронизатора 9.

Устройство работает следующим образом.

С синхронизатора 9 управляющие стробы разной длительности (фиг. 2) поступают на управляющие входы переключателей 2 и 3, источника 8 и блоков 10 и 12, задавая последовательность работы и длительность периодов действия остальных элементов.

Источник 8 вырабатывает постоянный измерительный ток, полярность которого. может изменяться под действием синхронизатора 9 (фиг ° 2.1).

Этот ток, протекая через резистор 7, создает на нем падение напряжения, измеряемое при помощи блока 10 и индикатора 11. Для исключения какоголибо влияния тока поляризации на результат измерения сопротивления электрохимического резистора, т.е. для достижения повышения точности измерения, падение напряжения на резисторе 7 измеряют. в периоды прерывания тока поляризации (фиг. 2.2).

Прерывания выполняют при помощи переключателей 2 и 3, операционного усилителя 4 и резистора 5 следующим образом. Под действием синхронизатора 9 выход усилителя 4 соединен через переключатель 3 непосредственно со своим инвертирующим входом, а также через резистор 5 и переключатель 2 с неинвертирующим входом, при этом вспомогательный электрод ячейки 6 оказывается соединенным с неинвертирующим входом усилителя 4. Вследствие глубокой отрицательной обратной связи на выходе усилителя 4 устанавливаетгя точно такое же найряжение, как на вспомогательном электроде ячейки 6. Поэтому тбк поляризации ие протекает через резистор 5 являю5 1148002

/ щийся чувствительным элементом данной схемы и, следовательно, через P ячейку 6"и резистор 7. В период прерывания тока поляризации блок 10 работает в режиме выборки (фиг. 2.3) и на индикаторе 11 отображается результат измерения сопротивления, не искаженный током. поляризации, соответствующий определенному напряжению на электроде сравнения !О (фиг. 2. 4) .

В период пропускания тока поляризации через ячейку 6 от источника 1. через переключатель 2 на неинверти- !5 рующий вход усилителя 4 поступает напряжение поляризации, а на его инвертирующий вход через переключатель 3 поступает напряжения электрода сравнения ячейки 6. При этом за 20 счет тока поляризации на электроде сравнения устанавливается требуемое значение напряжения. В этот период блок 10 работает в режиме хранения, и на его выходе имеется напряжение, 25 полученное в период прерывания тока поляризации. После окончания нериода пропускания тока поляризации (периода поляризации) вновь начинается период прерывания (период изме- ЗО ренин сопротивления электрохимического резистора) . Причем в момент начала периода поляризации напряжение на выходе усилителя 4 равно напряжению на вспомогательном электроде ячейки 6 и начинает изменяться именно от значения этого напряжения, в результате чего s ячейке 6 исключается появление нежелательных брос ков тока поляризации.

При измерении сопротивления электохимического резистора одним из исследуемых параметров является ток поляризации, измерение которого возможно с использованием предлагаемого устройства. Элементом, на котором вырабатывается напряжение, пропорциональное току поляризаци4, может служить резистор 5 включенный последо-! вательно с ячейкой 6. Однако непосредственно использовать для целей измерения и отображения (например, при помощи координатографа) падение напряжения на резисторе 5 нельзя, так как на нем из-за прерывания протекает импульсный ток поляризации, создающий импульсное падение напряжения, что приводит к погрешности измерения тока поляризации. При помоши блока 12, подключенного параллельно выводам резистора 5, формируют постоянное напряжение, пропорциональное току поляризаций. В периоды поляризации блок 12 работает в режиме выборки (фиг. 2.5) и на его выходе имеется напряжение, пропорциональное току поляризации (фиг. 2.6), которое отражается индикатором !3. В периоды прерывания тока поляризации блок 12 работает в режиме хранения, и на индикаторе 13 отображается значение напряжения, измеренное в период поляризации, Таким образом, устройство позволяет формировать постоянное напряжение, пропорционапьное току поляризации.

Предлагаемое устройство повышает точность измерения. сопротивленияэлектрохимического резистора и обеспечивает изменение тока поляризации.

3148002

1148002

С/МРОби иэиВНВ - 0 ния 03нфилРФльИОЕО П7ВГа утробы преры6ония тяга лоляризации

Стробы ид ер юия соаротиблРнюя / ходнОВ нО дяжание суешь/ g

ЬЛРОбы иэ4ф6ния тока поляризации

Вм ходное нопраЖВниВ схаиыя

Риг. Я

Составитель Л.Сорокина

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Микеш Корректор М.Розман

Заказ 157 1/38 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4