RU1779985C - Способ раздельного измерени параметров электродной границы при замедленной стадии разр да - Google Patents

Abstract

Использование: дл  изучени  электрофизических свойств электрических объектов , в частности электрохимических. Сущность изобретени : способ основан на измерении дисперсии импеданса электрод ной границы от частоты измер емого сигнала , причем с целью повышени  точности и быстродействи  формируют измер емый сигнал, пр мо пропорциональный импедансу электродной границы, и компенсирующий сигнал, синфазный действительной составл ющей измер емого сигнала, циклически измен   значение рабочей частоты о)и одновременно регулиру  значение компенсирующего сигнала, привод т измерительную цепь в квазиравновесие, характеризуемое инвариантностью к частоте модул  разности измер емого и компенсирующего сигналов (первый разностный сигнал Ер-)), производ т отсчет и запоминание значений модул  компенсирующего ЕК1 и Epi сигналов, затем значение EKI уменьшают , при этом модуль уменьшаемого равен модулю Ер-|, производ т отсчеты значений модулей уменьшенного компенсирующего сигнала Ек2 и разности измер емого и уменьшенного компенсирующего сигналов Ёр2, после чего определ ют по формулам значени  сопротивлени  электролита R3, сопротивлени  стадии разр да Rp и емкости двойного электрического сло  Сд, 2 ил. С

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может Сыть преимуще- ственно использовано дл  изучени  электрофизических свойств электрических объектов, в частности электрохимических.

Известен способ измерени  параметров сложных электрических объектов с помощью моста переменного тока, питаемого от генератора качающейс  частоты, в котором последовательной регулировкой элементов плеча сравнени  добиваютс  частотно независимого баланса моста и по значени м элементов плеча сравнени  отсчитывают значени  параметров исследуемого объекта 1.

Однако этот способ вследствие многократного регулировани  элементов плеча сравнени  при балансировке моста имеет низкое б-ыстродействие.

Известен также способ измерени  параметров электродной границы, основанный на измерении частотной зависимости импеданса и последующей графоаналитической обработке полученных дамних 2.

Однако этот способ вследсюие необходимости графоаналитическоч обработки

N xi

о «о

00

ел

5

данных имеет низкое быстродействие и невысокую точность измерени .

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерени  искомых параметров электродной границы.

Цель достигаетс  тем, что в измерительной цепи формируют электрический сигнал, пр мо пропорциональный импедансу электродной границы, а также компенсирующий сигнал, синфазный действительной компоненте измер емого сигнала. Циклически из- мен   значение рабочей частоты, например, по закону «i, (Oi, й).... и одновременно регулиру  значение компенсирующего сигнала, привод т измерительную цепь в квазиравновесие, характеризуемое инвариантностью к частоте значени  модул  разности измер емого и компенсирующего сигналов (эта разность сигналов - первый разностный сигнал). По достижении указанного квазиравновеси  производ т отсчет и запоминание значений модулей компенсирующего EKI и первого разностного ЕР1 сигналов. Затем, регулиру  компенсирующий сигнал, его значение уменьшают на величину, равную модулю первого разностного сигнала, производ т отсчеты значений модулей, уменьшенного компенсирующего сигнала ЕК2 и разности измер емого уменьшенного компенсирующего сигналов ЕР2, после этого значени  искомых параметров электродной границы - сопротивлени  электролита Яз. сопротивлени  стадии разр да Rp и емкости двойного электрического сло  Сд вычисл ют по формулам R3 - КЧЕК21: RP 2K-IEP1I;

Сд

J|EP1I2- EP2I2

u)Rp lЈP2l гдеК , I - значение переменной составл ющей тока, протекающего через электродную границу.

Сравнение признаков за вл емого способа с признаками известных способов показывает , что хот  операции регулировани  уровн  сигнала, сравнени  модулей сигналов , измерени  и запоминани  уровн  сигнала известны, однако их сочетание в указанной в формуле изобретени  последовательности ново, про вл ет новое свойство , что приводит к повышению точности и быстродействи  процесса измерени . В особенности предложенный способ эффективен при изучении свойств электрохимиче- ских систем с разбавленными электролитами, т.е. при преобладающем в

измер емом импедансе значении сопротивлени  электролита.

На фиг. 1 показан пример реализации способа; на фиг.2 - диаграммы сигналов устройства в моменты достижени  определенных измерительных состо ний.

Устройство (фиг.1), реализованное на основе предложенного способа, работает следующим образом.

Напр жение Е0 генератора 1 гармонических колебаний с помощью измерительного преобразовател  2 преобразуетс  в ток I, протекающий через исследуемую электрохимическую  чейку 3, представл ющую собой сосуд с электролитом, в который погружены вспомогательный 4 и рабочий 5 электроды. Ток измерительного преобразовател  не зависит от значени  импеданса электрохимической  чейки и равен

i К2-Ёо.

где К2 - коэффициент передачи измерительного преобразовател  2. Напр жение Еи, формируемое на выходе измерительного преобразовател  2, при площади вспомогательного электрода, значительно превосход щей площадь рабочего электрода, пр мо пропорционально импедансу 2И границы рабочий электрод - электролит и равно Ёи 1-ги -К2Ео-ги.

Это напр жение в сумматоре 6 складываетс  с компенсирующим напр жением Ёк - К ЕО, формируемым масштабным преобразователем 7 (с коэффициентом передачи Ку). Выход сумматора 6 через амплитудный детектор 8, инвариантный к посто нной составл ющей его входного сигнала, подсоединен к сигнальному входу модульного указател  9 измерительного состо ни , управл ющий вход которого соединен с выходом тактового генератора 10 и управл ющим входом генератора 1 гармонических колебаний. Под действием импульсов тактового генератора 10 рабоча  частота генератора 1 измен етс  по закону

ал, й.ол,....Формируемые при этом на выходе сумматора б напр жени  ЕР1 Ё0К - EoKz-Zn ОЛ) ЕР1 ЕоК - E0K2Zn (ад) детектируютс  амплитудным детектором 8 и поступают в модульный указатель 9, где

сопоставл ютс  по уровню. При отсутствии из равенства модульный указатель 9 формирует управл ющее воздействие qi, которое измен ет коэффициент передачи К масштабного преобразовател  7 до дрсти5 жени  равенства модулей 1ЁР1 I и IEPi I. Этому состо нию соответствует диаграмма сигналов (см. фиг.2 при IEKil, равном отрезку ос). В момент выполнени  равенства ЕР1 I 1ЕР1 I модульный указатель 9 формирует управл ющее воздействие Q2. При этом е измерительной цепи выполн ютс  следующие операции.

Тактовый генератор 10 и модульный указатель 9 выключаютс .

Запоминаютс  значени  модулей сигналов ЁР1 и Ёк1 соответственно в запоминающих устройствах 11 и 12, соединенных выходами с сигнальными входами вычитающего устройства 13. Входы запоминающих устройств 11 и 12 отключаютс  от выходов амплитудных детекторов 8 ц 14 (на фиг.1 ключи в запоминающих устройствах не показаны ), причем вход амплитудного детектора 14 соединен с выходом масштабного преобразовател  7.

Переключаетс  ключ 15 управл ющих воздействий, который теперь подключает управл ющий вход масштабного преобразовател  7 к выходу модульного указател  16, формирующего управл ющее воздействие qs при отсутствии равенства сигналов на его входах , соединенных с выходами вычитающего устройства 13 и амплитудного детектора 14.

По достижении равенства IEk l Ек2 lEiql - 1ЁР1 I модульный указатель 16 формирует управл ющее воздействие q4, по приходе которого на управл ющий вход

запоминающего устройства 17, подключен

ного выходом к амплитудному детектору 8, в устройстве 17 запоминаетс  значение модул  разностного сигнала ЁР2 (см. отрезок ab на фиг.1). На этом измерительный цикл заканчиваетс  и значени  искомых пара- метров электродной границы - сопротивлени  электролита Нэ, сопротивлени  стадии разр да Rp и емкости двойного электрического сло  Сд - вычисл ют по формулам

Нэ К1Ек21 К Ё01 К7/:

RP 2KIEP1I;

г Ept 2 IEP2 2 . EP2I

где К - 1 / I - const, К - значение коэффициента передачи масштабного преобразоьа- тел  7 в момент формировани  на его выходе напр жени  ЕК2, модуль которого (см. отрезок оа на фиг.2)

IEK2I 1EK1I-IEP1I,

В предложенном способе дл  определени  искомых параметров электродной гра- ницы используютс  лишь измерени  модулей векторов Ек2. ЕР1 и ЁР2. однозначно характеризующих искомые параметры. Как известно такие измерени  в сравнении с измерени ми векторных величин, выпол5

0 5

0

5

0

с

0

5

0

5

ненных, например, на основе фазочувстви- тельного детектировани , обеспечивают на пор док и выше более высокую точность измерени . Этим определ етс  повышение на пор док в сравнении с известным (прототипом) способом 2 точности измерени  искомых параметров . Нар ду с этим быстрое раздельное измерение векторов ЕК2. ЁР1 и ЁР2 обеспечивает и быстрое измерение исходных параметров электродной границы. В сравнении с мостовым графоаналитическим методами быстродействие предложенного метода возрастает в сотни раз.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ раздельного измерени  параметров электродной границы при замедленной стадии разр да, основанный на измерении дисперсии импеданса электродной границы от частоты измерительного сигнала,отл ича ющи йс тем, что с целью повышени  точности и быстродействи , в измерительной цепи формируют измер емый сигнал, пр мо пропорциональный импедансу электродной границы, и компенсирующий сигнал, синфазный действительной компоненте измер емого сигнала , циклически измен   значение рабочей частоты О) и одновременно регулиру  значение компенсирующего сигнала, приводит измерительную цепь в квазиравновесие, характеризуемое инвариантностью к частоте модул  разности измер емого и компенсирующего сигналов (первый разностный сигнал ), производ т отсчет и запоминание значений модулей компенсирующего Ек-j и первого разностного сигналов, затем значение компенсирующего сигнала уменьшают, при этом модуль уменьшаемого равен модулю первого разностного сигнала, производ т отсчеты значений модулей уменьшенного компенсирующего сигнала Ёк2 и разности измер емого и уменьшенного компенсирующего сигналов ЕР2, после чего значени  искомых параметров электродной границы сопротивлени  электролита Нэ, сопротивлени  стадии разр да Rp и емкости двойного электрического сло  Сд вычисл ют по формулам

   , R3 MEK2t J Rp 2 К-1ЁР11;

   IEPil - IEp2l дШ-Rp 1ЁР21

   где К 11 i I - посто нна ; HI - значение модул  переменной составл ющей тока i, протекающего через электродную границу, заранее выбранна  константа.

   А

   ti

   +

   №/.2