Способ измерения удельной электропроводности растворов электролитов

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ , заключающийся в том, что две двухэлектродные электролитические ячейки с известными и различны ми между собой геометрическими постоянными поочередно подключают к стабилк ированному источнику тока, измеряв их активные сопротивления и по разности судят об удельной электропроводности исследуемого раствора , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений , последовательно с первой электролитической ячейкой устанавливают образцовый резистор, измеряют их суммарное сопротивление и определяют значение удельной злектропроводности исспедуемого раствора по формуле (k - 1)ki Нз - t. W. Nj - N, Ч « oSp где W - удельная электропроводность исследуемого раствора электролита; N - результат измерения активного сопротивления первой электролитической . ячейки Nj - результат измерения активного сопротивления второй ел электролитической ячейки| Nj - результат измерения суммарного сопротивления образцового резистора и первой электролитической . ячейки) R0gp - сопротивление образцового Од резистора-, со Ц --геометрическая постоянная первой электролитической ячейки; k - коэффициент пропорциональрНости меяду геометрическими постоянными первой и .второй ячеек.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(sl). С 01 N 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ де Wx

N) Ro6ð

k1 (21) 3568895/24-25 (22) 30.03.83 (46) 23.06.85. Бюл. У 23 (72) С.А.Попов, А.В.Попов и В.С.Квон (71) Куйбьппевский филиал Всесоюзного института по проектированию организации энергетического строительства

"Оргэнергострой" (53) 537.311 ° 37 (088.8) (56) 1. Туричин А.М.. Электрические измерения неэлектрических величин.

M. — Ë., "Энергия", 1966, с. 155-165.

2. Лопатин Б.А. Кондуктометрия.

Измерение электропроводности электролитов. Новосибирск, "Энергия", 1964, с. 125. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, заключающийся в том, что две двухэлектродные электролитические ячейки с известными и различными между собой геометрическими постоянными поочередно подключают к стабилн нрованному источнику тока, измеряьх их активные сопротивления и по разности судят об удельной электропроводности исследуемого раствора, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности Hsмерений, последовательно с первой электролитической ячейкой устанавливают образцовый резистор, измеряют их суммарное сопротивление и определяют значение удельной электропроводности исследуемого раствора по формуле

+3-% 0 - )kr

- удельная электропроводность исследуемого раствора электролита; — результат измерения активного сопротивления первой электролитической . ячейки;

- результат измерения актив- 4 ного сопротивления второй злектролитической ячейки1 — результат измерения суммарного сопротивления образцового резистора и первой злекгролитической . ячейкй" сопротивление образцового

4 резистора;

-.геометрическая постоянная первой электролитической ячейки;

- коэффициент пропорциональ„ности мел(ду геометрическими постоянными первой и ,второй ячеек, 1163241

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в океанографии, гидроэнергетике и тех отраслях промышленности, где для косвенного определения солености, плотности и других параметров растворов используется их удельная электропроводность.

Известен способ измерения удельной электропроводности электролитов, основанный на измерении активного сопротивления раствора между двумя электродами. При этом проводимость С жидкостного столба электролита между электродами связана с удельной электропроводностью W через геометрическую постоянную электролитической ячейки (1 ).

Недостатком способа является зависимость результата измерения от наличия приэлектродных потенциалов, связанных с явлением поляризации.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, заключающийся в том, что двухэлектродные электролитические ячейки с известными и различными между собой геометрическими постоянными поочередно подключают к стабилизированному источнику тока, измеряют их активные сопротивления и по.разности судят об удельной электропроводности исследуемого раствора.

Способ позволяет практически исключить из результата измерения погрешности, связанные с явлением приэлектродной поляризации (2 j.

Недостатком известного способа является влияние на результат измерения погрешности измерительного устройства (ИУ), связанной, например, с нестабильностью коэффициента преобразования устройства и несогласованностью выходного сопротивления электролитической ячейки и входного сопротивления ИУ, нестабильностью источника питания и т.п.

Целью изобретения является повышение точности измерения удельной электропроводности растворов электролитов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения удельной электропроводности растворов электролитов, заключающемуся в том, что две двухэлектродные электролитические ячейки с известными и различными между собой геометN 3 — Np Ik — I)k к k — И R

15 где Wx — удельная электропроводность исследуемого раствора электролита;

N — результат измерения актив1 ного сопротивления первой электролитической ячейки;

N — результат измерения активЕ ного сопротивления второй электролитической ячейки;

N . — результат измерения сум5 марного сопротивления образцового .резистора и первой электролитической ячейки;

Rр — сопротивление образцового резистора; — геометрическая постоянная I первой электролитической ячейки; — коэффициент пропорциональ ности между геометрическими постоянными первой и второй ячеек.

Реализация предлагаемого способа измерения предусматривает проведение трех последовательных тактов измерений специально сформированных величин а затем определение по их результа там текущего значения исследуемого параметра.

При этом в первом такте измеряется активное сопротивление столба раствора электролита в первой электролитической ячейке с известной геометрической постоянной k

Во втором такте измеряется активное сопротивление столба раствора электролита во второй электролитической ячейке с известной геометрической постоянной.

25

35

50

В третьем такте измеряется суммарное сопро"..ивление столба раствора электролита в первой электролитичесрическими постоянными поочередно подключают к стабилизировачному источнику тока, измеряют их активные сопротивления и по разности судят

5 об удельной электропроводности исследуемого раствора, последовательно с первой электролитической ячейкой устанавливают образцовый резистор, измеряют их суммарное сопротивление и определяют значение удельной электропроводности исследуемого раствора по формуле

1163241 кой ячейке и образцового резистора, после чего значение исследуемого параметра определяется в соответствии с формулой (1).

На чертеже изображено автоматизированное устройство для реализации способа.

Устройство содержит первичный преобразователь (ПП) 1, источник 2 постоянного тока, соединенный через 10 управляемые цифровым кодом ключи 3 и 4 с ПП, к выходу которого подключен измерительный коммутатор (ИК) 5, к которому подсоединены нормирующий усилитель (НУ) 6 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 7 ", соединенный с вычислительным устройством (ВЧ) 8, с которым и с ключами 3 и

4 соединены блок программного управления (БПУ) 9. Первичный преобразователь t выполнен в виде двух двухэлектродных ячеек 10 и 11. Электроды 12 ячеек с целью уменьшения значений поляризационных сопротивлений К, определяющих потенциалы приэлектродной поляризации hU выполняются из платинированной (черненой) платины или палладия (К Ф О) шириной

hl 1 мм. Геометрическая достоянная k второй ячейки 11 отличается от геометрической постоянной Е пер- вой ячейки 10 в известное число

К раз. Ячейки 10 и 11 помещаются в исследуемый раствор. В токовую цепь ячейки 10 включен образцовый резис- 35 тор 13 с сопротивлением R0g .

Обобщецная функция преобразования U(l) первичного преобразователя может быть представлена в следующем виде: 40

U(3) ао+ â 3 (2) (3) 45

Отсюда (7) В третьем такте при замкнутом клю55 че 3 и разомкнутом ключе 4 ИК 5 подключает к входу НУ 6 шину 15 где ао - аддитивная погрешность цепи преобразования;

W — удельная электропроводность исследуемого раствора;

k - геометрическая постоянная электролитической ячейки, где и — номер ячейки;

Э вЂ” сила тока источника питания, Устройство работает следующим образом.

Процесс измерения осуществляется в три такта. В первом такте по команде с БПУ замыкается ключ 3, и к входу НУ 6 подключается шина 14.

На входе НУ 6 имеем

U(I), — i + U (I„W)

k1

— + а

W о

rpe U „(I „W) — сумма приэлектродных потенциалов, являющихся следствием поляризационных явлений в ячейке 10 при подключении ее электродов к источнику постоянного тока.

Результат измерения N на выходе

АЦП будет связан с измеряемой величиной следующим соотношением:

И„= Ъо + b,U(I), (4)

rpe Ъ, b — соответственно аддитивная погрешность (погрешность нуля) и коэфцифиент преобразования измерительного канала

НУ 6 — АЦП 7.

Во втором такте ключ 3 размыкается, а ключ 4 замыкается, к входу

НУ 6 подключается шина 16

U(I) = I „ + U„(I„W) (5)

= I — +а

02 где U„(I W) — сумма приэлектродных потенциалов в ячейке

11 при подключении ее электродов в цепь постоянного тока.

Приэлектродные потенциалы определяются только соотношением материл электрода — концентрация электролита и плотностью тока I через электролитическую ячейку, поэтому в каждом текущем цикле измерений, состоящем из трех тактов, .при постоянных I u

W имеем э 1 32 1 01 (6)

= a02= ао °

N =.Ъ +Ъ (I — +а)

kg о 1 ы о

N1=Ъ +Ь„о — +а)

П(т) = I — "+ П („Ы) + ХК „(8) 1163241

N = b + b1 I — + IR +

3 о " W oSP ") 0 С деДсте x

25 С

Нормальная концентрация

1 действ Wx

111,733 111,734

11,6676 11,6675

1,0

65,430

65,431

7,1540

0,1

7, 1543

1 дейсть значение удельной проводимости, измеренное образцовым прибором, $,*1 — значение удельной проводимости, определенное предлагаемым прибором.

На выходе АЦП получаем результат измерений

В соответствии с полученными результатами И, N, N тактовых измерений в ВУ определяется-измеряемое значение удельной электропроводности исследуемого раствора электролита по формуле (1).

Точностные характеристики реализованного способа не зависят ни от стабильности параметров 1, а, Ъс, b„ измерительного устройства, ни от поляризационных процессов в ячейках.

Метрологические характеристики способа при реализации его устройством, изображенным на чертеже, получены при сравнительном измерении раствора КС1 при О С и 25 С, нормальной концентрации 1,0 и 0,1. Результаты измерений приведены в таблице.

Изобретение реализуется в разрабатываемой аппаратуре для исследования таких параметров морской воды, как например соленость, плотность, расчет которых требует опре1О деления удельной электрической проводимости воды с погрешностью не более 0,002-0,001 мСм/см.

Технико-зкономический эффект использования предлагаемого способа

15 по сравнению с известным выражается в повышении точности измерений, что увеличивает диагностическую ценность получаемой измерительной информации о гидрологических пара20 метрах, например, морской воды.

1163241

Составитель Ю.Коршунов

Техред Т.Дубинчак Корректор В.Гирняк

Редактор А.Сабо

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

Заказ 4099/44 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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