Полярограф

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он775686 (61) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлено 240578 (21) 2619290/18-25 (53)M. Кл.3 с присоединением заявки М

G 01 и 27/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 301080. Бюллетень М 40

Дата опубликования описания 301080 (53) УДК 543.253. (088.8) (72) Авторы изобретен и я

А.И.Зиновьев, А.И.Плотников, Ю.А.Иванов и А.Г.Стромберг

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (7!) Заявитель (54) ПОЛЯРОГРАФ

Изобретение относится к области полярографического анализа и может быть использовано для определения малых концентраций ионов. Известно устройство для измерения электрохимических параметров растворов,содержащее схему компенсации падения напряжения на электрохимической ячейке, выполненную на интеграторе (1).

Недостаток такого устройства в том, что нельзя скомпенсировать нелинейную составляющую остаточного тока в электрохимической ячейке.

Известен полярогра4 переменного тока, который позволяет компенсировать составляющую остаточного тока, зависящую нелинейно от приложенного к ячейке поляризующего постоянного напряжения. 20

Полярограф содержит источник поляризующего напряи:ения, к выходу которого подключены ячейка и вход усилителя тока, который соединен с компенсатором остаточного тока ячей- 2 ки и регистратором (2(Известное устройство имеет недостатки, которые заключаются в том, что оно не обеспечивает необходимой точности измерений и не позволяет ком пенсировать временной и температурный дрейф остаточного тока.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является полярограФ, который содержит интеграторы, сумматоры, запоминающие устройства, регистратор и источник поляризующего напряжения, соединенный с ячейкой, рабочий электрод которой подключен к измерительному усилителю, второй вход которого соединен с линейным компенсатором остаточного тока (3) . К выходу измерительного усилителя подключены один вход первого сумматора, запоминающее устройство и первый-дифференцирующий усилитель, выход которого соединен со вторым запоминающим устройством и вторым дифФеренцирующим усилителем, нагруженным третьим запоминающим устройством, выход которого соединен с двумя последовательно соединенными интеграторами, выход последнего иэ которых подключен к первому входу второго сумматора. Выход гторого запоминающего устройства подключен к интегратору, выход которого соединен со вторым

775686 входом второго сумматора, к третьему входу которого подключено первое запоминающее устройство. Выход вто-рого сумматора соединен со вторым входом первого сумматора, нагруженного регистратором.

Известное устройство позволяет

5 компенсировать временной и :-емпературный дрейф остаточного тока, а также часть нелинейных составляющих, что дает воэможность снизить остаточИЫй ток в 30-100 раз. Принцип работы полярографа, основанный на использовании формулы Тейлора, позволяет теоретически полностью компенсировать остаточный ток. (Степень компенсации остаточного тока зависит толь- 15 ко от количества слагаемых в многочлене Тейлора и от временного интервала в течение которого необходымо компенсировать остаточный ток), Однако на практике и" ãoòoíèòü устройство, позволяющее формировать компенсирующий сигнал в виде многочлена

Тейлора„ содержащего более трех слагаемых, затруднительно иэ-за техни- щ ческих труднОстей получения производных высокого порядка. При работе же на высоких чувствительностях известный полярограф не обеспечивает ,цостаточной степени компенсации ос таточнога тока и,следовательно, не позволяет производить достаточно точных измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений. Она до" тигается тем, что в схему введены дополнительные сумматор и усилители, а известные блоки соединены таким образом, что выход иэмерительногo "усилителя соединен с одним входом первого сумматора и входом первого дополнительного усилителя, выход которого подключен к первому запоминающему устройству, нагруженному первым интегратором, выход которого соеди IeH со входом первого дополнительнОГО 45 усилителя и со вторым входом перзогО сумматора, выход которого соединен с Одним входом второго сумматора и входом второго дополнительного усиЛИТЕЛЯр ВЫХОЦ KOTOPOI O ПОДКЛЮЧРН КО 5О второму запоминающему устройству,. нагруженному вторым интегратором, выход которого соединен со входом второго дополнительного усилителя и со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с Одним входом дополнительного сумматора и входом третьего дополнительного усилителя, выход которого подключен к третьему запоминающему устройству, нагруженному третьим интегратором, @ в11ход которого соединен со входом дополнительного третьего усилителя и вторым входом дополнительного с."умматора, выход которого соединен с регистратором.

На чертеже показ-на блок-схема прРдлаГаемОГo пОлярОГрафа.

Полярограф содержит поляриэационную ячейку 1, источник поляризующего напряжения 2, измерительный усилитель 3, компенсатор 4, регистратор 5 и второй компенсатор 6, обра-. зованный первым 7, вторым 8 и третьим

9 сумматорамиÄ 10, вторым 11 и третьим 12 интеграторами, первым

13, вторым 14 и третьим 15 запоминающими устройствами„ первым 16, вторым

17 и третьим 18 усилителями, первым

19, вторым 20 и третьим 21 ключами и пультом управления 22.

Полярограй работает след "ющим образом. На ячейку 1 or источника 2 подается поляризующее напряжение. В уснлитРле 3 прОисхОДкт усилРние тОка ячейки и компенсация линейных составляющих остаточного тока с помощью компенсатора 4. Постоянное напряжение с выхода усилителя 3, пропорциональНое сигналу H нескомпенсированной части остаточного тока подается через сумматоры 7, 8 и 9 на регистратор 5. При потенциалах псляризующегс напряжения, на которых отсутствует злектрохимическая реакция определяемых примесей, ключи 19, 20,21 замкнуты. При этом коэффициент передачи последовательно соединенных усилителя 16, заIIoMHE!ающего устройства 3 H

ынтеГратОра 10 Охваченных От1 кцатель ной Обратной связью, равен (-1) . Коэффициенты передачи по ледовательно сое,циненных усилителя 17, запоминающего s стрОйства 14 интеГратора 11 и уси лытеля 18, запоминающего устройства

15 и интегратора 12, охваченных обратными cBslçIIìH также равны (- 1, ) как на сумматор 7 Одновремен— но подаются сигнал с усилителя 3 и инвертированный сигнал с выхода интегратора 10, то на выходе сук1атора напряжение будет равно нулю, а следовательно, Оно будет равно нулю и на регистраторе 5. При этом напряженче

На запоминающем устройстве 13 пропорционально мгновенной скорости изменения нескомт1енсированной компенсатором хасти Остаточного тОка, При дОстижении линейноиэменяющимся поляриэующим напряжением потенциала, б".изкого к потенциалу начала злектаохимической реакции определяемой примеси ключ 19 размыкают и эапоминающee устрОйствО

13 — àïîìèíàåò напряжение, пропорциональное скорости изменения нескомпеисированной части Остаточного тока, а интегратор начинает формировать линейноиэменяющееся компенсирующее напряженке, скорость изменения (наклон) коrорого определяется напряжеННе на запоминающем устройстве 13.

HpII разомкнутом ключе 19 на сумматор 7 поступает напряжение с усилителя 3 и компенсирующее напряжение с интегратора 10, поэтому на выходе

775688 сумматора 7 появляется напряжение, пропорциональное нескомпенсированной части остаточного тока, но так как ключ 20 замкнут на сумматор 8 одновременно поступает напряжение с сумматора 7 и инвертированное напряжение с последовательно соединенных усилителя 17, запоминающего устрой ства 14 и интегратора 11, охваченных обратной связью, поэтому на выходе сумматора 8 сигнал будет равен нулю. При этом„ напряжение на запоминающем устройстве 14 пропорционально мгновенной скорости изменения нескомпенсированной компенсатором 4 и интегратором 10 части остаточного тока. 15

Через время, достаточное для. затухания переходного процесса при размыкании ключа 19, размыкается ключ 20. Запоминающее устройство

14 запоминает напряжение, пропорцио- 20 нальное скорости изменения нескомпенсированной части остаточного тока, а интегратор 11 начинает формировать линейно изменяющееся компенсирующее напряжение, скорость 25 изменения (наклон) которого определяется напряжением на запоминающем устройстве 14. При разомкнутом ключе 20 на сумма-ор 8 поступает напряжение с сумматора 7 и компенсирующее напряжение с интегратора 11 поэтому на выходе сумматора 8 появляется напряж ие, пропорциональное нескомпенсированной компенсатором 4, интеграторами 10 и 11 части остаточного тока, но так как ключ 21 замкнут, на сумматор 9 одновременно поступает напряженке с сумматора 8 и инвертированное напряжение с последовательно соединенных усилителя 18, запоминающего устройства 15 и интегратора 40

12, охваченных обратной связью, поэтому на выходе сумматора 9 сигнал будет равен нулю. При этом, напряжение на запоминающем устройс-ве 15 пропорционально мгновечной скорости изменения нескомпенсированной компен,сатором 4 и интеграторами 10 и 1.1 части остаточного тока.

Через время, достаточное для затухания переходного процесса при размыкании ключа 20, размыкают ключ 21 и производят измерение тока электрохимической реакции определяемой примеси. размыкание всех ключей производят до начала электрохимической реакции с пульта угравления 22. При этом запоминающее устройство 15 запоминает напряжение, пропорциональное скорости изменения нескомпенсированной части остаточного тока, а интегратор 12 начинает формиро- 40 вать линейно изменяющееся компенсирующее напряжение, скорость изменения которого (наклон) определяется напряжением на запоминающем устройстве 15.

На сумматор 9 поступает напряже- ние с сумматора 8 и компенсирующее напряжение с интегратора 12 Напря

l жение с выхода сумматора 9 подается на регистратор 5. При этом, регистрируемая полярограмма состоит из нескомпенсированной части остаточно"

ro тока — помехи и тока электрохимической реакции определяемого элемента — сигнала. Нескомпенсированная часть остаточного тока будет тем меньше, чем больше будет последовательно соединенных звеньев, образованных последовательно соединенными усилителем, запоминающим устройством и интегратором, охваченными обратной связью и сумматором.

В предлагаемом полярографе используется три последовательно соединенных звена, что позволяет уменьшить наклон остаточного тока в 100-200 раз. Количество звеньев может быть легко увеличено, что увеличит, компенсацию остаточного тока.

Использование для измерения и фиксации скорости изменения остаточного тока (первой производной) последовательно соединенных усилителя, запоминающего устройства и ин— тегратора, охваченных обратной связью позволяет получать производные без усилителя высокочастотных шумов, исключает необходимость применять запоминающее устройство для запоминания постоянной Составляющей остаточного тока. Кроме того, полярограф компенсирует временной и температурный дрейф остаточного тока и не требует подстройки компенсаторов.

Формула изобретения

Полярограф,содержащий интеграторы, сумматоры, запоминающие устройства, регистратор н источник поляризующего напряжения, выход которого подключен к поляризационной ячейке, рабочий электрод которой соединен с измерительным усилителем, второй вход которого подключен к компенсатору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены дополнительные усилители и сумматор, причем выход измерительного усилителя соединен с одним входом первого сумматора и входом первого дополнительного усилителя, выход которого подключен к первому запоминающему устройству, нагруженному первым интегратором, выход которого соединен со входом первого дополнительного усилителя и со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с одним входом второго сумматора и входом второго дополнительного усилителя, выход которого подключен ко второму запоминающему устройству, нагруженному вторым интегратором, выход которого соединен со входом второго

775686

2. Авторское свидетельство СССР

Р 480970, кл. G 01 N 27/48, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

9 569935, кл. G 01 и 27/48, 1975.

Составитель B. Куманев

Редактор Н. Коляда Техред Т.Маточка Корректор H. Григсрук

Заказ 7736/60 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, дополнительного усилителя и со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с одним входом дополнительного сумматора и входом третьего дополнительного усилителя, выход которого подключен к третьему запоминающему устройству, нагруженному третьим интегратором, выход которого соединен со входом третьего дополнительного усилителя и со вторым входом дополнительного сумматора, выход которого соединен с регистратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3838032, кл. 204-195, 1974 °