Устройство для контроля потенциостатических приборов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

Р ЕСПУБЛИН . (51)4 G 01 N 27/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3993081/31-25 (22) 23. 12.85 (46) 07.09.88. Бюп. № 33 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. M.Ê.ßíãåëÿ (72) А.И.Бых, В.М.Головенко, А.В.Кукоба и Н.Н.Рожицкий (53) 543.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 697903, кл. G 01 N 27/48, 19?9.

Авторское свидетельство СССР. № 1022036, кл. G 01 N 27/48, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОТЕНЦИОСТАТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ .(57) Изобретение относится к средствам метрологического обеспечения и может быть использовано для поверки, градуировки и испытаний потенциостатической *аппаратуры. Поставленная

„„SU,, 1422122 А1 цель — расширение функциональных возможностей контрольного устройства достигается введением в цепь обратной связи комплексных сопротивлений, активная и реактивная составляющая которых варьируется в широких пределах.

Вход усьчителя подключен к функциональному преобразователю через повторитель напряжения, что позволяет устранить влияние входного сопротивления усилителя и точно дифференцировать различные составляющие тока.

Устройство позволяет воспроизводить любые процессы, протекающие при потенциостатическом электролизе, а также исследовать переходную и вольт- а амперную характеристики „любого, электоохииичеохото зЪеиента 1 з.и. ф-иы, (/)

С:

1422122

Изобретение относится к средствам метрологического обеспечения потенциостатической аппаратуры, а также специализированных устройств возбуждения 5 электрохемилюминесцентных элементов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения числа контролируемых параметров. 10

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для контроля потенциостатических приборов, на фиг ° 2принципиальная электрическая схема. блока комплексных сопротивлений. 15

Устройство (фиг. 1) содержит клеммы 1 "З„отвечающие соответственно рабочему и вспомогательному электродам и электроду сравнения трехэлектродной ,электрохимической ячейки (электрохе«20 милюминесцентного элемента), согласующий блок 4, содержащий резисторы 5 ,и 6, соответствующие сопротивлению объема электрохимической ячейки, и конденсатор 7, моделирующий емкость 25 двойного электрического слоя на границе рабочий электрод — раствор, повторитель напряжения на операционном усилителе 8, служащий для развязки входной цепи и последующих блоков устройства, резистор 9, соединяющий вход повторителя напряжения с инвер- тирующим входом операционного усили" теля 10 с резистором 11 в цепи отрицательной обратной связи (OOC), блок

12 комплексных :сопротивлений, подключенный параллельно резистору 11 .обратной связи, инвертирующий преобразователь 13 напряжение — ток, являющийся потребителем тока от источника входного сигнала.

Блок комплексных сопротивлений (фиг.2) содержит два включенных параллельно комплексных сопротивления, а именно две параллельно включенные длинные линии, нагруженные на волновое сопротивление, образованные П-образными симметричными звеньями цепной схемы с элементами G; L u G g, R, соответственно. Резисторы G, и G< задают погонную проводимость (утечку) первой и второй линий соответственно, а резисторы R — погонное сопротивление второй линии. Индуктивности L„ и L задают погонную инцуктивность первой и второй линий соответственно.

Устройство работает следующим образом.

При контроле возбуждающегî reнератора в режиме работы с электрохимической (или электрохемилюминеснентной) ячейкой с двумя электродами р. клеммы 1 и 2 устройства подключают к соответствующим гнездам генератора возбуждения, а клемма 3 остается свободной. При этом к устройству подводят ступеньку поляризующего напряжения U„(t), вызывающего протекание полного тока I, который измеряется индикаторным устройством возбуждающего генератора. Как и в реальном элементе, этот ток создает падение напряжения на сопротивлении резисторов 5 и 6 так, что электродный потенциал оказывается меньше поляризующего напряжения. Как и в реальной ячейке, этот ток .состоит из емкостной I u фарадеевской (активной). I компонентов.

Электродный поч енциал g(t) прикладывается к входу повторителя напря-. жения, который должен; обладать высоким входным сопротивлением, чтобы можно пренебречь его входным током, благодаря чему он не вызывает непосредственного влияния на фарадеевскую составляющую тока Тф. На выходе бпе рационного усилителя 10 с ООС, состоящей из блока 12 комплексных сопротивлений .и резистора 11, формируется напряжение, пропорциональное фарадеевской составляющей тока I . Преобразователь 13 напряжение — ток с коэффициентом преобразования К приводит ток I,ô к реальному масштабу, инвертирует,его и обеспечивает необходимое выходное сопротивление. Коэффициент преобразования К р моделирует число электронов и, скорость прямого электродного процесса К» и концентрацию деполяриэатора (органолюминофора) А.

После зарядки конденсатора 7 ем" костной ток Х, отсутствует, а полный ток цепи обусловлен током I@, отражая поведение фарадеевской компоненты тока в реальном электрохимическом (электрохемилюминесценгном) элементе, При контроле генератора возбуждения, содержащего потенциостат в режиме работы с трехэлектродной ячейкой, устройство работает аналогично за исключением того, что кроме клемм

1 и 2 к генератору подключают клемму

3, соответствующую электроду сравнения. Перемещение подвижного контакта

142

3 резистора 6 эквивалентно перемещению электрода сравнения относительно рабочего электрода в реальной ячейке °

Параметры первой и второй линий ответственны эа соотношение скоростей прямой и обратной гетерогенных реакций с переносом электрона и коэффициентами диффузии продуктов и реагентов электролиза. Отношение погонных значений сопротивления R к индуктивности 1. второй линии моделирует скорость последующей химической (электрохемилюминесцентной) реакции

К. Число переносимых электронов, екорость прямого электродного процесса ,и концентрация деполяризатора моделируются электродным потенциалом и коэффициентом преобразования напряжения в ток. Если в устройстве R = О, оно моделирует основное уравнение потен-„ циостатического метода изучения электрохимических процессов.

Полное отключение второй линии позволяет моделировать процессы "в элементе, когда возбуждающее напряжение достаточно для протекания только прямой реакции. Если устремить величину сопротивления резистора к бесконечности, можно реализовать схему замещения для предельного тока через электрохимическую ячейку.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет воспроизводить любые процессы, протекающие при потенциостатическом электролизе, а также исследовать переходную и вольтампер1

2122 ную характеристики любого электрохимического элемента, к которому прилагается ступенька напряжения.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля потенциостатических приборов, содержащее согласующий блок с тремя входными клеммами для присоединения прибора и операционный усилитель, через преобразователь напряжение — ток соединенный с выходом согласующего блока, отличающееся тем, что с целью расширения функциональных возможностей, в него введены блок комплексных сопротивленйй и повторитель напряжения, выполненно на втором операционном усилителе, неинвертирующий вход .которого соединен с выходом согласующего блока, а выход через сопротивление подключен к инвертирующему входу первого операционного

25 усилителя, причем блок комплексных . сопротивлений подключен параллельно сопротивлению в цепи отрицательной обратной связи первого операционного усилителя.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона динамических измерений, блок комплексных сопротивлений содержит по крайней мере два включенных параллельно комплексных сопротив35 ления, выполненных в виде П-образных симметричных звеньев.

1422122

Составитель Ю.Коршунов

Техред д.(олийнык Корректор В,Гирняк

Редактор И.Шулла

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4423/43

П иэводственно-полиграфическое предприятие, r. У r р д, у . p

Уж о о л. H оектная, 4

РО