PL153750B1 - Sposób pomiaru konduktywności roztworu elektrolitu - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 153 750

POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 86 06 02 (P. 259843)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 87 04 06

Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Int. Cl.5 _G0_1N 27/06

Twórcy wynalazku: Zdzisław Szczepanik, Zbigniew Moroń, Zbigniew Rucki

Uprawniony z patentu: Politechnika Wrocławska,

Wrocław (Polska)

Sposób pomiaru konduktywności roztworu elektrolitu

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru konduktywności roztworu elektrolitu, przeznaczony do stosowania w przemyśle chemicznym i spożywczym oraz w ochronie środowiska.

Z prospektu firmy Philips znany jest sposób pomiaru konduktywności roztworów elektrolitów przy pomocy mikroprocesorowego konduktometru typu PW 9527, przystosowanego do współpracy z dwu- i czteroelektrodowymi czujnikami konduktometrycznymi. Konduktometr posiada automatyczną zmianę podzakresów, sprzężoną z automatycznym przełączeniem częstotliwości sygnału pomiarowego oraz automatyczną korekcję temperaturową z dowolną temperaturą odniesienia. Za pomocą znanego konduktometru można wyznaczać stałą czujnika konduktometrycznego przez zanurzenie czujnika w roztworze o znanym przewodnictwie, którego wartość wprowadza się przez klawiaturę lub korzysta się z tablic z wpisanymi wartościami przewodnictwa roztworów albo porównuje się z czujnikiem o znanej stałej. Znanym konduktometrem można także wyznaczać wartości współczynnika temperaturowych zmian przewodnictwa roztworu.

Znany jest również z prospektu firmy Radiometer mikroprocesorowy konduktometr typu CDM 83, przystosowany do współpracy z dwuelektrodowymi czujnikami konduktometrycznymi. Konduktometr ten posiada automatyczną zmianę podzakresów, połączoną z automatycznym przełączaniem częstotliwości sygnału pomiarowego. Wartość konduktywności jest korygowana do dowolnej temperatury odniesienia i wyświetalania na polu cyfrowym. W znanych konduktometrach nie ma możliwości przeprowadzenia pomiaru konduktywności przy pomocy częstotliwościowej ekstrapolacji wyników pomiaru.

Wynalazek dotyczy sposobu pomiaru konduktywności roztworów elektrolitów, polegającego na wykorzystaniu mikroprocesorowego konduktometru z czujnikiem dwuelektrodowym zanurzanym w roztworze elektrolitu.

Istota sposobu pomiaru według wynalazku polega na tym, że nastawia się kolejno wartości częstotliwości sinusoidalnego sygnału zasilającego i mierzy się kolejno składowe rezystancyjne impednacji czujnika. Zamierzone wartości wpisuje się do pamięci konduktometru wraz z wartościami częstotliwości, przy których te składowe zostały zmierzone. W członie obliczeniowym oblicza się wartość rezystancji oraz konduktywność roztworu elektrolitu.

153 750

Sposób pomiaru według wynalazku pozwala na określenie konduktywności ze znacznie większą dokładnością niż w konduktometrze klasycznym, w którym pomiaru dokonuje się przy jednej częstotliwości napięcia zasilającego czujnik. Zalety tego sposobu są widoczne zwłaszcza w pomiarach z czujnikami dwulektrodowymi, w pomiarach konduktywności i średnich i dużych wartościach oraz wtedy, gdy wpływ polaryzacji elektrod jest istotny.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy konduktometru mikroprocesorowego.

Konduktometr mikroprocesorowy składa się z generetora 1 napięć sinusoidalnych o zmienianej częstotliwości, którego wyjście jest połączone z wejściem przetwornika 2 napięcia na sygnał napięciowy lub na sygnał prądowy. Przetwornik 2 zapewnia odpowiednią wartość sygnału napięciowego lub prądowego zasilającego dołączony z zewnątrz konduktometryczny czujnik 3. Jedna elektroda czujnika 3 jest połączona z wyjściem przetwornika 2, a druga elektroda z rezystancyjnym dzielnikiem 4. Na tym dzielniku 4 jest odkładany spadek napięcia proporcjonalny do prądu, płynącego przez czujnik 3. Druga elektroda połączona jest również z wejściem wzmacniacza 5 oraz przez przełącznik 7 może być połączona z wejściem analogowo-cyfrowego przetwornika 6. Z wejściem tego przetwornika 6 może być połączone przez przełącznik 7 - wyjście różnicowego wzmacniacza 8, który wzmacnia spadek napięcia, występujący pomiędzy elektrodami konduktometrycznego czujnika 3. Wyjście wzmacniacza 5 jest połączone z wejściem sterującym przetwornika a/c 6. Takie połączenie umożliwia pomiar składowych napięć, przetwarzanych w tym przetworniku 6, które są w fazie z prądem płynącym przez konduktometryczny czujnik 3. Konduktometr zawiera ponadto obliczeniowo-sterujący blok 9, wyposażony w mikroprodesor oraz w pamięć. Blok 9 jest połączony swoimi wejściami oraz wyjściami z generatorem 1, analogowo-cyfrowym przetwornikiem 6, rezystancyjnym dzielnikiem 4, przełącznikiem 7 i blokiem 10, który służy do ekspozycji parametrów wpisywanych przez klawiaturę 11 oraz wyliczonych wyników.

Działanie konduktometru mikroprocesorowego przebiega następująco. Sinusoidalne napięcie wyjściowe z generatora 1 o częstotliwości nastawionej sygnałem sterującym z obliczeniowosterującego bloku 9 i jednocześnie w tym bloku zapamiętanej zasila przetwornik 2, który może przetwarzać napięcia na napięcia lub napięcia na prąd. W przykładzie przetwornik 2 przetwarza napięcie na prąd, który zasila połączony szeregowo konduktometryczny czujnik 3 i rezystancyjny dzielnik 4. W pierwszym etapie cyklu pomiarowego w przetworniku 6 przetwarzane jest napięcie wyjściowe różnicowego wzmacniacza 8, które jest odpowiednio wzmocnionym w tym wzmacniaczu napięciem, powstałym pomiędzy elektrodami konduktometrycznego czujnika 3, zanurzonego w roztworze elektrolitu. W drugim etapie cyklu pomiarowego w przetworniku 6 przetwarzany jest spadek napięcia powstały na rezystancyjnym dzielniku 4, proporcjonalny do prądu, płynącego przez czujnik konduktometryczny. To samo napięcie odpowiednio wzmocnione we wzmacniaczu 5 jest podawane na wejście sterujące przetwornika 6. Takie sterowanie pracą przetwornika 6 zapewnia pomiar składowych napięć, które są w fazie z prądem płynącym przez konduktometryczny czujnik 3. Informacje o napięciach przetworzonych w przetworniku 6 przesłane są do obliczeniowo-sterującego bloku 9 i zapamiętane. Na tej podstawie oblicza się wartość rezystancji roztworu, występującą między elektrodami konduktometrycznego czujnika 3. W bloku obliczeniowosterującym 9 zostają zapamiętane dwa wyniki wartości częstotliwości generatora 1, przy której wykonywany jest pomiar konduktywności oraz obliczona wartość rezystancji.

Następnym etapem pracy konduktometru jest zmiana częstotliwości napięcia wytwarzanego w generatorze 1, spowodowana sygnałem pochodzącym z obliczeniowo-sterującego bloku 9. Cykl pomiarowo-obliczeniowy powtarza się. Zostaje zapamiętana kolejna para wyników. Liczba powtórzeń cykli pomiarowo-obliczeniowych wiąże się z liczbą wyników niezbędnych do rozwiązania zależności analitycznej wiążącej rezystancję, występującą pomiędzy elektrodami czujnika i częstotliwość napięcia zasilającego czujnik.

Rs — Re + a ω '12 + b · ω /4 +.....

gdzie: Rs - składowa rezystancyjna impedancji czujnika zanurzonego w roztworze elektrolitu, Re

-rezystancja roztworu elektrolitu, ω - pulsacja sygnału przy której wykonano pomiar, a,b - stałe uzależnione od rodzaju materiału czujnika, rodzaju roztworu jego stężenia itp.

153 750

Rozwiązanie tej zależności pozwala wyznaczyć wartość rezystancji roztworu elektrolitu, a więc pozbawioną składowych uzależnionych od polaryzacji elektrod czujnika konduktometrycznego.

W obliczeniowo-sterującym bloku 9 zapisany jest program obliczeniowy, pozwalający wyznaczyć pożądaną wartość rezystancji. Po uzyskaniu niezbędnej ilości par wyników w bloku obliczeniowo-sterującym 9 zrealizowany zostaje program obliczeniowy. Na podstawie wyznaczonej wartości rezystancji oraz wartości stałej czujnika konduktometrycznego, która uprzednio może być wyznaczona w procesie wzorcowania lub która może być wpisana przez klawiaturę 11, ostatecznie w bloku obliczeniowo-sterującym 9 obliczona zostaje konduktywność mierzonego roztworu elektrolitu. Wartość konduktywności przesłana zostaje do bloku 10 ekspozycji wyniku pomiaru.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób pomiaru konduktywności roztworu elektrolitu, polegający na wykorzystaniu mikroprocesorowego konduktometru z czujnikiem dwuelektrodowym zanurzanym w roztworze elektrolitu, znamienny tym, że nastawia się kolejno wartości częstotliwości sinosuidalnego sygnału zasilającego i mierzy się kolejno składowe rezystancyjne impedancji czujnika i zmierzone wartości wpisuje się do pamięci konduktometru wraz z wartościami częstotliwości, przy których zostały zmierzone i w członie obliczeniowym oblicza się wartość rezystancji oraz konduktywność roztworu elektrolitu.

   153 750

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł