Устройство для измерения ил^педанса электрохимических ячеек

 

28тт 993

ОЛИСАЙЙ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСИОМУ СЕИДЕ ЕГЬт..ТБУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

/,л, 421. 13/03

Заявлено 21 !.1969 (№ 1298495 18-10) с присоединением заявки №

Комитет по делззт нзоорзтвний н открытий при Совете Министров

СССР

:1ПК Н 01K 9//22

Приоритет

Опуолпковано 03.!Х.1970. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 9,ХП.1970

УДК 621 317 342 3 (088.8) АIIToPbr изобретения

В, М. Бабенков, Е. А. Будницкая и И. А. Король

° ИЮЛЮ

1 с . / с,, ., . i., /

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПЕДАНСА

ЗЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения составляющих импеданса электрохимических ячеек (Э Я) на переменном токе с одновременной поляризацией постоянным относительно электрода сравнения.

Известные устройства для измерения импеданса ЭЯ не позволяют получить полного развязывания цепей поляризующего постоянного и измерительного переменного напряжений, что снижает точность измерений. Кроме того, известные устройства сложны.

В предлагаемом устройстве устранение взаимного влияния цепи поляризации и измерительной цепи достигнуто включением в измерительную цепь активного устройства, представляющего собой усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, охваченный отрицательной обратной связью с цепи электрода сравнения ЭЯ, которая выполняет функцию потенцпостara и активного элемента измерительной цепи.

На фиг. 1 показана электрическая схема устройства для измерения импеданса ЭЯ при последовательной схеме замегцения; на фиг. 2, 3 — варианты схемы устройства.

Трехэлектродная ЭЯ 1 подключена к выходу усилителя постоянного тока (УПТ) 2 с дифференциальным входом. На один из входов с генератора переменного напряжения 8, соединенного последовательно с источником поляризующего напряжения 4, поступает сумма поляризующего постоянного и переменного напряжений. Источник 4 поляризующего напряжения имеет малое сопротивление по переменному току благодаря шунтирующему конденсатору //.

С электрода сравнения б ЭЯ 1 отрицательная обратная связь IIG постоянному току заводится на второй дифференциальный вход

УПТ 2, а rro переменному току с помощью конденсатора 7 — — с рабочего электрода с

ЭЯ 1.

Вспомогательный электрод 9 соединен с одним из входов компаратора 10. Генератор переменного напряжения 11 питает второй вход компаратора 10 тока через магазины образцового сопротивления 12 и емкости 1, соединенные последовательно. В случае совпа20 дения частоты генераторов 8 и 11 и кратности их амплитуд можно измерить составляющие импеданса ЭЯ по последовательной схеме за,мещения в зависимости от частоты генераторов 11 и 3 и амплитуды нолярпзующего на25 нряжения, поступающего с источника 4.

На фиг. 2 представлен вариант реализации изобретения по последовательной схеме замещения. Трансформатор напряжения 14 питается от генератора переменного напряже30 ния 15, соединенного с первичной обмоткой

280993

15 го г5 зо

16. Все обмотки трансформа гора выполнены с тесной индуктивной связью. Вторичная обмотка 17 создае уравновешивающий ток в обмотке 18 трансформатора тока 19, регулируемый магазипами образцовых сопротивлений 12 и емкостей 18, соединенных последовательно. Вторичная обмотка 20 трансформатора напряжения 14 питает один из входов

УПТ 2, имеющего дифференциальный вход.

Последовательно с обмоткой 20 включен движок 21 потенциометра 22. Средняя точка потенциометра соединена с об цим проводом 28 для возможности изменения полярности поляризующего напряжения, создаваемого источником 4. Для контроля амплитуды и полярности поляризующего напряжения параллельно движку 21 потенциометра 22 и средней точке подключен измерительный прибор 24.

Конденсатор 5, подключенный параллельно этому прибору, уменьшает погрешность передачи амплитуды переменного напряжения на дифференциальный вход усилителя постоянного тока с обмотки 20.

Выход УПТ 2 питает рабочий электрод 8

ЭЯ постоянным поляризующим напряжением и переменным напряжением, Суммарный ток поступает с вспомогательного электрода 9 в обмотку 25 трансформатора тока 19. В трансформаторе происходит сравнение ампервптков обмоток 18 и 25 с помощью измерительного прибора 26 с малым входным сопротивлением, подключенным к обмотке 27.

УПТ 2 охвачен 100О О-ной отрицательной обратной связью как по переменному, так и по постоянному току. Отрицательная обратная связь по постоянному току подается с электрода сравнения 6 ЭЯ 1 на второй дифференциальный вход УПТ. Таким образом, поляризующее напряжение на выходе УП Г представляет собой разность между напряжением электрода 6 и поляризующим напряжением, измеренным прибором 24. Обратная связь по переменной составляющей замыкается конденсатором 7 с рабочего электрода 8.

УПТ должен обладать достаточно широкой полосой пропускания и устойчивостью для вь*полнения функции потепциостата и активного элемента измерительной схемы переменного тока.

На фиг. 3 приведен вариант устройства для измерения составляющих импеданса ЭЯ для параллельной схемы замещения с одновременной поляризацией постоянным напряжением. Отличие от варианта, представленного на фиг, 2, состоит в том, что трансформатор напряжения 14 содержит дополнительные оомотки 28 и 29 с регулируемым числом витков, образцовые магазины емкости 18 и сопротивления 12 имеют фиксированные значения, а трансформатор тока 19 имеет дополнительные обмотки 80 и 81 для сраьнения тока образцовой емкости и сопротивления 12.

Уравновешпвание по активной и реактивной составляющим импеданса ЭЯ осуществляется переключением отводов обмоток 29 и 28 соответственно.

Предмет изобретения

Устройство для измерения импеданса электрохимических ячеек, содержащее источники переменного и постоянного тока, образцовые элементы, компаратор переменного тока и усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, отличаюи ееся тем, что, с целью исключения взаимного влияния цепи поляризации и измерительной цепи, синфазный вход усилителя постоянного тока соединен последовательно с источниками переменного и постоянного полярнзующсго тока, инвертирующпй вход усилителя постоянного тока соединен с электродом сравнения и по переменному току — с рабочим электродом электрохи мической ячейки, подключенным к выходу усилителя постоянного тока, а вспомогательный электрод и образцовые элементы измерительной цепи соединены со входом компаратора.