Устройство для контроля полярографических приборов

Устройство для контроля полярографических приборов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.а% л„".Я

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистииеских

Республик (>>) 577448 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.10.75 (21) 2184359/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.10,77, Бюллетень № Э9 (45) Дата опубликования описания 02.11.77 (51) M. Кл.

С 01 К 27/48

Государственный конитет

Совет Мииистров СССР в делан изобретвиий к открытий (53) УДК620. 197.5 (088.8) (72) Авторы изобретенич

М. Р. Вяселев и Ю. У. Добровольский

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А. Н. Туполева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИХ

ПРИБОРОВ

Изобретение относится к электрохнмическому приборостроению и предназначено дла контроля работоспособности и определения основных метрологических характеристик полярографической, аппаратуры в процессе

I вэ создания и эксплуатации.

Известна электрическая модель электрохимической ячейки, схема которой воспроизводится с помощью аналоговых вычислительных устройств, где моделируются основные lO процессы, происходящие в реальной ячейке 11 . Такая модель позволяет получать кривые, аналогичные зависимости тока ячейки or поляризующего потенциала при любом законе его изменения во времени. 15

Однако эта модель черезвычайно сложна и не может быть использована для контроля полярографических приборов в качестве эквивалента ячейки, так как она ие являет» ся двухполюсником. 20

Известен эквивалент для электрохимической ячейки, предназначенный для контроля полярографов, содержащий двухполюсник в виде последовательно соединенных реэисто ров и конденсаторов (2).

Однако такое устройство воспроизводит электрические параметры реальной ячейки лишь в линейном приближении и не позво:ляет получить вольт-амперные и временные ,"зависимости, характерные для реальных ячеек, что снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений;

Это достигается тем, что в устройство введены дробно-дифференцирукяций усилитель и полупроводниковые диоды, при этом в цепь обратной связи усилителя включены встречно-параллельно соединенные цепи: первая, состоящая ыз. последовательно соединенных катжника то@а и: диода, и вторая из двух встречнс -соедйненйьтх диодов и ис точника тока, а входные клеммы соединены через резисторы с выходом усилителя, зашунтирован ным конденсатором.

На чертеивэ: повваватв@ "chha4a устройстэй для контролй. полари рафи веских приборов.

Клеммы 1 и 2 соответствуют индикатор ному и вспомогательному электродам ячейки,, клемма 3 соответствует электроду срав пения трехэлектродной ячейки. Сумма рэ

3 зисторов 4 и 5 соответствует объемному сопротивлению раствора, а величина резисторе 4 - максимальной части объемного сопротивления, которая может быть скомпенсирована при использовании электрода сравнения дли получения .сигнала обратной связи потенциостатв, являющегося частью современных полярографов. Конденсатор 6 отображает емкость двойного слоя на границе индикаторного электрода с раствором, в котором U - напряжение, соответствующее поляризуюшему потенциалу на атой границе. Диоды 7,8, 9 с источниками 10 и l l образуют нелинейные двухцолюсники;воспроизводящие сопротивление алектрохимической реакции для стационарного тока Я

Усилитель 12 является дробно-дифференцируюшим усилителем постоянного тока, Известно, что для типичных полярографических условий ток 3д обратимой алектрсь» 0 химической реакции, протекающей в ячейке при сферическом стационарном электроде и произвольном изменении во времени поляризуюшего напряжения U (с ), состоит из суммы стационарного ) и несгацио- р

Ос наРного 3> токов, пРи этом зависимость. 1дс н от U (Ф) определяется выражением: д, " ) sJv()j ... () где»функция

f (IJ(t)) ((И y jU(t) ((,/2J) I (2) 30 где и — число ввлентных электронов;

Р— число Фарадея; 5 и a - соответствен но плошадь и радиус индикаторного алектрода; C, — исходная концентрация деполяриэатора в объеме электролита; Я - универсальная газовая постоянная; V < < — потен- циал полуволны деполяриэаторв; Р - коэф- 40 фициент диффузии.

Из выражений (1) и (2) следует, что стационарная составляющая гока .1 може дс быть воспроизведена в устройстве путем включенич в него нелинейного активного 4f двухполюсника с вольr-амперной характеристикой, соответствующей выражению (2).

Можно показать, что нестационарная составляющая тока алектрохимической реакции ,1д„равна произведению стационарного тока SO

Эд на Кт/ ы (коэффициент Ка/Т), со- комплексная угло-ая частота). Известно, что мно» житель Г соответствует матемвтичес кой операция дробного дифференцирования половинного порядка. Следовательно, неста- 55 ционарный ток алектрохимической реакции может быть воспроизведен в устройстве путем включения в него дробно-днфференцируюшего усилителя тока, на вход которого подается стационарный ток 3 gс

4

Вольт-амперная характеристика такого цвухполюсника, составленного диодами и источниками ЭДС соответствует выражению (2) при условии, что диоды идентичны, рабочая область электродных потенциалов на клемме 1U< Е 1, Е = с) > n 3

Токи, .1с . 1дс, g соответствУют н полному и емкостному токам, в также стационарному и нестационарному токам алектрохимической реакции в ячейке.

Устройство работает следующим образом.

При контроле полярографа в режиме работы с двухэлектродной ячейкой клеммы 1 и 2 устройства подключаются к соогеегствуюшим гнездам полярографа, предназначенным для соединения с индикаторным и вспомогательным электродами ячейки, а клемма 3 остается свободной. При этом к устройству подводится or потенциостата полярографа поляризуюшее напряжение (выходное сопротивление (стенциоствта практически равно 0). Это напряжение вызывает протекание через устройство полного тока ), который и измеряет"я полярографом, Так же, как и в реальнои ячейке, егоr ток создает падение напряжения на общем сопротивлении резисторов 4 и 5, так что электродный потенциал оказывается меньше поляризующего напряжения. Так же, как и в реальной ячейке,для получения нормальных полярограмм необходимо, чтобы общее сопротивление резисторов 4 и 5 было небольшим и много меньше общего сопротивления нелинейного двухполюсника.

Емкостная составляющая D общего та» кв образуется за счет протекания через конденсатор 6. При укаэанных соотношениях между сопротивлениями ток g> определяеч ас ся общим с опр отивле нием М нели ней н ого оС двухполюсника, при агом р практически оч сутствует обратная связь с выхода на вход усилителя 12, поэтому нествционарный ток алектрохимической реакции равен дн дс

Составляющей тока, равной U/ß.,„â общем токе, можно пренебречь. Тогда устройство по своим электрическим свбйстввм оказывается аналогичным электрохимической ячейке.

При контроле полярографа в режиме работы с трехзлектродной ячейкой устройство работает точно также за исключением того, что кроме клемм 1 и 2 к полярографу подключается клемма 3, соответствующая электроду сравнения, Перемещение подвижноrо контакта резистора 4 эквивалентно перемещению электрода сравнения относительно индикаторного алектр ода в реальной ячейке.

7448

Использование параллельного соединения двух нелинейных двухполюсников 7,10 и 8, 9,11 с разными значениями источников

ЭДС 10, 11 и обратного тока диода позволяет воспроизвести в устройстве электрические свойства ячейки с,многокомпонентным раствором и различной концентрацией отдельных компонентов.

Формула изобретения

Устройство для контроля полярографических приборов, содержащее двухполюсник в виде последовательно соединенных резисторов и конденсаторов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введены

6 дробно -дифференцярующий усилитель и полупроводниковые диоды, при этом и цель обратной связи усилителя включены встречно-параллельно соединенные цепи-первая, состоящая из последовательно соединенных источника тока я диода, и вторая - из двух всгречно-соединенных дяодов я источника тока, а входные клеммы соединены через резисторы с выходом усилителя, эашунтированным конденсаторр ом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Доклады AH СССР, т. 151, М 6>

1963, с. 38.

И 2. Авторское свидетельство СССР

М 497864, кл. В 28 Д 1/32, 22,6,72, Составитель Т. Дозоров

Редактор М. Рогова Техред 3, фанта Корректор С. Патрушева

Заказ 3674/32 Тираж 1101 Подписнм

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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