Устройство поверки первичных преобразователей ионной активности в растворах

Устройство поверки первичных преобразователей ионной активности в растворах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ПОВЕРКИ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИОННОЙ АКТИВНОСТИ В РАСТЮРАХ, содержащее электрод сравнения, подключеннЕ гй через реле к общей щине устройства, дополнительный KOH-paKTHtaA электрод, три коммутатора, реле по одному на каждое коммутируемое направление, вспомогательные реле, высокоомный согласующий преобразователь, вход которого соединен через реле с коммутаторами , а выход - с последовательно соединенными цифровьм вольтметром, .электронной клавишной вычислительной машиной и цифропечатаювим устройствЬм , о т л и ч а-ю щ е с ятем, что, с целью повышения точности поверки первичных преобразователей, дополнительно введены по два реле на каждое коммутируемое направление, а именно: два выхода первого кокмутатора , один выход второго коммутатора , поверяемые, электроды, причем в каждой триаде реле по одному контакту каждого реле соединены Между собой, причём первое реле каждой триады нормально разомкнутым контактом соединено с коммутируе1«м направлением , второе реле каждой триады нормально замкнутым контактом соединено , с выходом высокоомного согласующего преобразователя, третье рел (Л каждой триады нормально раэомкнутёЬ контактом соединено с входе вьлбокос омного согласующего преобюазоват аля, причем реле, подключающие выходы первого и. второго ко Ф1утато ров., подсоединены непосредственнр к входу высокоомного согласующего преобразователя , а реле, подключающие поверяемые индикаторные электроды, подсоед нены на вход высокоомндго согласующего преобразователя череэ резис sl тор.; со со vl

СО03 СОВЕТСКИХ

СВИ И

РЕСПУ6ЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3378987/18-25 (22) 11..01.82 (46) 15 ° 05.83. Вюл. у 18 (72> И. Н . Андреев (53> 532.615(О88.8> (56) 1;Авторское свидетельство СССР

Р 466439, кл. 6 0-1 И -2:7/52, 19.62.

2. Андреев И. Н. Схема устройства для автоматизированной поверки первичных преобразователей ионной активности в растворах.--"Методы и. системы автоматиз.щии средств .метрологического обеспечения". Тру2Ва НПО ВНИИИ им. Менделеева, 1980, с. 47-51 (прототип). (54 ) (57) УСТРОЙСТВО .ПОВЕРКИ ПЕРВИЧ%lX ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИОННОЙ АКТНВНОСТИ В. РАСТВОРАХ, содержащее. электрод сравнения, подключенный через реле к общей щине устройства, дополнительньФ контактный электрод., три коммутатора, реле по одному на.каждое коммутируемое направлеиие, вспомогательные. реле, высокоомный согласующий преобразователь, вход которо го соединен через реле с коммутаторами, а выход - с последовательно соединенными цифровым вольтметром, электронной клавишной вычислительной

„„SU„„1 17997 А

pe G 01 N 27/50 G O1 N 27 56 машиной и цифропечатающим устройствЬм, о тл и ч ающ,ее с-я тем, что, с целью повышения точности поверки Первичных преобразователей, дополнительно введены по два реле на каждое коммутируемое направление, а именно: два выхода первого коммутатора, один выход второго коммутатора, поверяемые электроды, причем в каждой триаде реле по одному контакту каждого реле соединены между собой, причем первое реле каждой триады нормально разомкнутым контах том соединено .с коммутируемыми направлением, второе реле каждой триады нормально замкнутым контактом соеди- нено. с выходом высокоомного согласу- Е ющего преобразователя, третье реле каждой триады нормально раэомкиутйм контактом соединено с входом высокоомного согласующего преобюазоваталя, С причем реле, подключающие выходы первого и. второго ко иутаторов., под- g соединены непосредственно к входу высокоомного согласующего преобразователя, а реле, подключающие поверяемые индикаторные электроды, подсоesp иены на вход высокоомного согласующего преобразователя через резистор.

1017997

Изобретение относится к устройствам для потенциометрических измерений и может быть применено для измерения электрохимического потенциала активности ионов в растворах и для поверки параметров первичных преобразователей ионной активности.

Известно устройство для потенциометрических измерений активности ионов в растворах, состоящее из первичных преобразователей †. индикатор- 10 ных электродов, электрода сравнения, дополнительного электрода и вторичных высокоомных измерительных преобразователей с показывающими приборами, по одному на каждый первичный )5 преобразователь $1 ).

Однако в этом устройстве с увеличением числа индикаторных электродов возрастает соответственно количество вторичных. преобразователей и показывающих приборов, что кроме Удорожания устройства вызывает необходимость в калибровке большого числа вторичных измерительных преобразователей и показывающих приборов. Кроме того, устройство позволяет измерять параметры растворов, Но его нельзя применить для поверки параметров первичных преобразователей активности ионов в растворах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для поверки первичных преобразователей ионной активности в растворах, содержащее электрод сравнения, подключенный через реле к общей шине устройства, додал- З5 нительный контактный электрод, три коммутатора, реле по одному на каждое коммутируемое направление, вспомогательные реле, высокоомный согласующий преобразователь, вход которого соеди-40 нен через реле с коммутаторами, а выход — с последовательно соединенными цифровым . вольтметром, электронной клавишной вычислительной машиной (ЭКВМ), цифропечатаюилм устройством(2 Ц

Однако при числе поверяемых одновременно первичных преобразователей, внутреннее сопротивление которых достигает 109 Ом, равном 10 и при использовании электрометрических реле имеющих сопротивление между контактами на разрыв порядка 10"4-0м, погрешность измерения электрохимического потенциала не может быть меньше величины 2 10 4 В для диапазона измерения от 0 до +2 В. Погрешность измерения сопротивления изоляции электродов при тех же условиях не может быть меньше 10% в диапазоне до 10"10м.

Цель Изобретения - повышение точности поверки первичных преобразова- 60 телей.

Поставленная цель достигается .тем, что в устройство, содержащее электрод сравнения, подключенный че" реэ реле и общей шине устройства, дополнительный контактный электрод, три коммутатора, реле по одному на каждое коммутируемое направление, вспомогательные реле, высокоомный согласующий преобразователь, вход которого соединен через реле с коммутаторами, а выход — с последователь— но соединенными цифровым. вольтметром, электронной клавишной вычислительной машиной (3KBM) цифропечатающим устройством, дополнительно введены по два реле на каждое коммутируемое направление, а именно: цва выхода первого коммутатора, один выход второго коммутатора, поверяемые электроды, причем в каждой триаде реле по одному контакту каждого реле соединены между собой, причем первое реле каждой триады нормально разомкнутым контактом соединено с коммутируемым направлением, второе реле каждой триады нормально замкнутым контактом соединено с выходом высокоомного согласующего преобразователя, третье реле каждой триады нормально разомкнутым контактом соединено с входом высокоомного согласующего преобразоват"ля, причем реле, подключающие выходы первого и второго коммутаторов, подсоединены непосредственно к входу высокоомного согласующего преобразователя, а реле, подключающие поверяемые индикаторные электроды, подсоединены на вход высокоомного согласующего преобразователя через резистор.

На фиг. 1 представлена схема пред:лагаемого устройства; на фиг. 2 эквивалентная схема прототипа; на фиг. 3 — эквивалентная схема предлагаемого устройства (где R - внутреннее сопротивление электрода;. Р— сопротивление между контактами реле на разрыв, Rex- входное сопротивление ВС; R „- нагрузка ВС; Е „и Е 2— электрохимические потенциалы); на фиг. 4 и 5 — эквивалентные схемы устройств при измерении сопротивления изоляции для прототипа предлагаемого устройства соответств нно.

Устройство (фиг. 1) содержит электрохимическую ячейку 1 с буферным раствором, электрод сравнения 2, поверяемые индикаторные электроды 3„, 3

3„, контактный электрод 4, вспомогательное реле 5, вспомогательное реле б, коммутатор 7, служащий для калибровки устройства, коммутатор 8, состоящий из попеременно подключаемых резисторов 9« 9>, ..., 9„, для измерения сопротивления изоляции и внутреннего сопротивления поверяемых индикаторных электродов, коммутатор

10, служащий для попеременного подключения поверяемых электродов в измерительную схему через реле 11, 11,",,;

11 "; 12,,; 12 ; 12" 13, 13й, 13 подсоедйненнйх на вход высокоомного

":-- 1-017997

Чд Vc VА- .Vs

R R

v ) согласующего преобразователя (фС) 15.

Контакты реле с. индексами < и.н рабо-. тают на замыкание а. контакты с инI к дексами на размыкание при подклю-чении соответствующего. источника сиг, -нала на вход ВС 15..укаэанные реле . под одним номером с-индексами, н, соединены между собой одним из выводоа своих контактов. Реле с индексом вторым выводом контакта под-, соединены к источнику сигнала (комму- 1О татор- 7., коммутатор 8, поверяемые электроды 3,,, 3, ..., 3„). Реле с индексом " вторыми вйводами своих контактов подсоединены к низкоомному выходу BC 15. Реле с индексом @ 15 своими вторыии выводами .койтакта подсоединены на- вход ВС 15, причем . реле 14", ..., 14.," подсоединены. к входу BC 15 через. сопротивление защиты. Экраны поверяемых электродов 7п в режиме измерения электрохнмического потенциала подсоединены к выходу BC

15, а .в режиме измерения .сопротивления изоляции через контакт вспомогательного реле 16 на них подается опорное напряжение +V.

:Низкоомный выход ВС 15 подан на цифровой вольтметр 17, кодовый выход которого подан на ЭКВИ 18, обеспечивающую управление коммутаторами и расчет поверяемых .параметров гер-. вичных преобразователей„ которые впечатываются на подсоединенном к

ЭК@М: 18 цифропечатающем устройстве 19.

Устройство работает следующим об- Ç5 разом.

Измерение .электрохимического по.. тенциала с поверяеъых электродов. . Рассмотрим измерение значения электрохймического потенциала с 4О электрода 3„. Сигналом управления с ЭКЮ .18 контакты реле 14, 14 замы-каются, а контакт реле 14", . размы кается..йсе остальные реле,.подключающ е к входу ЙС 15 другие.источникн45сигнала, находятся в исходном положении. Подача иа .экраны потенциала, практически равного измеряемому (так как коэффициент передачи по напряжению для.ВС 15 К = 1),.обеспечивает эквипотенциальное э ранирование ис- точника сигнала 3.

Для того, чтобы оценить преимущество предлагаемого. устройства пе,Ред прототипом : рассмотрим их экви 55 валентные схемы. Для простоты возьмем два канала (один замкнутый, другой разомкнутый), и оценим токи .утечки, вызывающие взаимовлияние каналов.

Для точного нзвирения электрохи- щ мического потенциала (в данном случае Е ) необходимо, чтобы R „ Ф и

Тогда ток утечки 3 равей

Д„т а ..«. :А

В реальных условиях R = 10" Ом, а разность Е„-Е у исправиых -электродов одного тйпа может достигать величины ?-10 В. Тогда ток утечки l

2 -10 "6 A. В случае различных электродов зта величина может быть много больше.

На фнг. 3 представлена эквивалентная схема предлагаемого устройства.

Здесь ТоК утечкки 3 т Hs точки В в точку А определяется из соотношения

VA-Ve

Мт., R

Ток утечки 3» нз точки С в точку A выглядит следующим образом

Т. е. суммарные точки утечки, вызывающие взаимовлияние каналов определяются выражением т

Исходим нз реальных соображений; что величина VA ЧВ определяется точностью .коэФфициента передачи К и реальное ее значение 10 В для диапазона от 0 до +2 .В; Отсюда З т

0,2-10 "9A. Т.е. подобное вкЛючение реле уменьшает взаимовлияние каналов приблизительно на трн порядка, если же поверяемые электроды разнотнпны, то выигрыш от предложенной схемы гораздо выше.

Измерение сопротивления изоляции электродов.

Пусть надо измерить сопротивление изоляции электрода 3„ . контакты реле

14 ; 14 „" замыкаются, контакты реле

14 размыкаются н к входу 15-.подсоi единяется цепь электрода 3; Контакт вспомогательного реле 5 размыкается, вспомогательное реле 16 подсоединяет на экранные оплетки- электродов опорное напряжение +V, Контакты 13, и 13" замыкаются, а 13" размыкаются, коммутатор 8 подсоединяется к входу

15 и с его помощью образуется. делитель напряжения между сопротивлением изоляции электрода 3.„ и резисторами коммутатора 8. Аналогичная картина наблюдается при измерении сопротивления изоляции остальных элект- . родов. .Рассмотрим эквивалентные схемы устройств при измерении сопротивлейия изоляции для прототипа (фиг.. 4) и предлагаемого устройства {фиг. 5).

Для простоты рассматривается случай для двух каналов: одного подключенного измерительного канала и другого отключенного. Для обеих схем . выполняется необходимое условие точного измерения Екель(один.из резисторов коммутатора 8)4< R а -также следу1017997

10 ющее отсюда условие К, и > Я„а

Не ограничивая общностй рассуждения, можно считать все опорное напряжение

+Ч приложенным к сопротивлению изоляции измеряемого электрода R и сумме шунтирующих его сопротивленийг сопротивления изоляции 2-го электрода R» и сопротивления между контактамй на разрыв подключающего реле R, Из этой схемы вытекает: ток утечки не превышает величины

У

3 <. Исходя из прежних ."из + " соображений, суммарный ток утечки для схемы предлагаемого устройства (. ). фТ

Пусть R в 10" Ом R 10 20м, Ч 10 В, тогда ток утечки для эквивалентной схемы прототипа 3„10 5, а для схемы предложенного устройства

3yx = 3 ° 10"зA.

Очевидно резкое уменьшение взаимовлияния измерительных каналов и в этом случае.

Из эквивалентной схецы прототипа можно вычислить, что при числе измерительных каналов равном 10 и измеряемого сопротивления изоляции равного

1 1Z

0 Ом, погрешность измерения сопротивления не лучше 10%.,Цпя схемы предлагаемого устройства,. задавшись этой точностью,.можно резко снизить требования к реле, увеличить диапазон измерения сопротивленйй изоляции, увеличить число поверяемых электродов, у которых имеется сопротивление изоляции.

10i7997

1017997

АХ

Составитель В. Немцев

Редактор N. Петрова Техред д.Пекарь . КоррекТор Л. Бокшан

Заказ 3528/41 Тираж 873 Подпи.сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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