SU1185209A1 - Устройство дл измерени электрохимического потенциала активности ионов в растворах - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройст вам, гфимен емым в эпектрокиьти, и может быть использовано дл  изме рени  электрохимического потенцис1ла активности ионов в растворах. Цель изобретени  - уменьшение длительности измерени  при переключени х с одного измерительного канала на другой путем ограничени  токов пол :ризаи;ии. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства дл  измерени  электрохимического потенциала активности ион в растворах; на фиг. 2 - эквивалент на  схема прототипа дл  случа  двух канальной системы, на фиг, 3 - эквивалентна  схема устройства дл  из мерени  электрохимического потенциа ла активности ионов в растворах. Устройство дл  измерени  электро химического потенпиала активности ионов в растворах состоит из электрохимических  чеек с 1ндикаторными электродами 1, нормальных элементов 2, коммутатора 3, высокоомного согласующего преобразовател  (ВС) 4, реле 5 с перекидным контактом, цифрового вольтметра (ЦВ) 6, интерфейса 7 и электроттно - вь)числительной машины (ЭВМ) 8. Индикаторные электроды 1, помеще ные в электрохимические  чейки нормальньЕх элеменчой 2, подсоединены к входам коммутатора 3, выход которог подсоединен к входу высокоомного согласующего преобразовател  4 с ко эффициентом передахш по напр жению равным единице, выход которого соед нен с нормальным замкнутым выводо1 1 перекидного контакта реле 5,общий вывод перекидного контакта которого подан на вход ЦВ 6, кодовым выходом подсоединенный через интерфейс 7 к управл ющей через интерфейс 7 коммутатором 3 и реле 5. Устройство работает следующим образом. Управл ющим сигналом от интерфей 7 измер емы - потенциал, например от индикаторного электрода 1, через коммутатор 3 подаетс  сначала на ВС- 4, которьп зар жает входную ем кость ЦВ 6 до потенциала, равного измер емог у, с точностью погрешност передачи по напр жению ВС 4 (контак реле 5 находитс  в исходном состо нии ) . Затем от сигнала интерфейса 7 срабатьгоает pejie 5 и измер емый потен 092 циал с электрода 1 подаетс  непосредственно на вход ЦВ 6 через контакт реле 5 и измер етс  с точностью, опреде-пнемой погрешностью ЦВ 6. Затем сигналом от интерфейса 7 контакт реле 5 приходит в исходное положение. Измерение потенциала с любого другого электрода или нормальных элементов 2 проходит аналогично. Рассмотрим эквивалентную схему прототипа дл  случа  двухканальной системы при переключении с измерени  потенциала Е на измерение Е, (фиг. 2). Входное сопротивление ЦВ Rв имеет значение пор дка 10 Ом. Величины EJ и Е могут отличатьс  друг от друга на-величину пор дка вольта, в этом случае посто нна  времени переходного процесса определ етс , в основном, величиной -йх эЛ) Дб &)1 входна  емкость ЦВ, внутреннее сопротивление электродной системы с потенциалом Ер Врем  перезар дки емкости разомкнутого контакта реле С во внимание не принимаетс , так как в реальных услови х С Cg.. Кроме того, начальньм ток через правую электродную систему опред.ел етс  выражением --Сг), что, исход  из реальных соображении, может иметь значение и больше (R, 0 Ом). Рассмотрим,как ведет себ  при аналогичных услови х описанное устройство (фиг. 3). Здесь С gj( и Rjjx соответственно входна  емкость и входное сопротивление ВС. Врем  измерени  в этом случае определ етс  двум  переходными процессами, что слсглует из описани  работы устройства . Цосто нна  времени зар да входной емкости ВС определ етс  величиной Сд R,, (3) , а начальный ток аналогичен с прототипом (см. (3). Врем  зар дки С рд токами от ВС определ етс  величиной Rgbix Сц (4) . Посто нна  времени второго такта измерени  - процесса точного измерени  (обмотка реле 5 под управл ющим напр жением и измер емый потенциал подан на ЦВ непосредственно) - выгл дит как Cgj, Кэ1 (5), начальный ток через электродную систему выгл дит как - (6) , где на Д - погрешность передачи ВС по напр жению. Во всех рассуждени х считаем, что введение 3 . 11 в схему Ср и Ср емкостей разомкнутых контактов реле 5 вклад во времен ные характеристики процессов не дают , так как на выводах перекидного контакта во всех фазах измерени  дежур т потенциалы, различающиес  на величину .пор дка л , котора  в реальных услови х, например в случае исполнени  ВС на дифференциальном операционном усилителе типа 284УД1А, 544УД1А и т.п., имеет значе ние пор дка 1 мВ. В с.уществующих цифровых вольтметрах , работающих с фильтрами на входе , входна  емкость имеет величины пор дка 10 О, независимо от того, что за фильтр используетс  - компенсационный , пассивный или активный фильтр на операционном усилителе (ОУ). Дл  ОУ с полевыми транзистора .ми во входном каскаде входна  емкость , определ ема  входной емкос -тью полевого транзистора, колеблетс  от дес тых долей пикофарады до 10 20 пФ, поэтому дл  исполнени  ВС, играющего при измерени х вспомогател ную роль, с минимальной входной емкостью и высоким быстродействием наи более приемлемы дифференциальные . операционные усилител  (ДОУ) с полевыми транзисторами во входном канале , к примеру К284УД1А, К544УЛ1А и т.п. Кроме того, выходное сопротивление BCRgyj различными простейшими схемными решени ми можно сделать пор дка единиц Ом и ниже, поэтому значение величины Rg(,,.( С можно сделать одного пор дка или меньше, чем зна- чение величины Cl.R,,. . Следовательно, выбором ВС можно на три пор дка и вьш1е ограничить врем  j;пaдaни  тока через электродную систему при переключении с канала на канал. Во врем  же точного измерени  начальный ток по величине на.З 4 пор дка меньше, чем в случае прототипа , и заметной пол ризации не вызывает . Как показала практика пол ризаци  электродной системы при переключени х в прототипе увеличивает врем  измерени  до минуты и выше (ЦВ типа В7-28). Врем  измерени  в описанном устройстве , несмотр  на двухтактность измерени , не превышает в худшем случае величины 10-15 с (ВС выполнен на ДОУ К284УД1А, ЦВ типа В7-28).

(риг, 1

ЦВ

Св

И

Фие. 2

Фиё.Ъ

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА АКТИВНОСТИ ИОНОВ В РАСТВОРАХ, содержащее электрохимические ячейки с индикаторными электродами, подключенными к входам коммутатора, нормальные элементы, выходы которых соединены с соответствующими входами коммутатора, цифровой вольтметр, подключенный к электронной вычислительной машине через интерфейсное устройство, соединенное с управляющим входом коммутатора, отличающеес я тем, что, с целью уменьшения длительности измерения при переключениях с однрго измерительного канала на другой путем ограничения токов поляризации, в устройство введены высокоомный согласующий преобразователь и реле с перекидным контактом, управляемое электронной вычислительной машиной через интерфейсное устройство, при ЭТОМ Общий вывод контакта реле соединен с входом цифрового вольтметра, вывод нор-г мально замкнутого контакта соединен с выходом высокоомного согласующего преобразователя, а вывод нормально разомкнутого контакта подключен к входу высокоомного согласующего преобразователя и выходу коммутатора.