SU1763965A1 - Устройство дл электрохимического анализа - Google Patents

Abstract

Использование: электрохимический анализ газов дл  контрол  атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны. Сущность изобретени : в электрохимическую  чейку добавл ют компенсационный электрод, непроницаемый дл  определ емого газа. Поэтому при измерении разностного тока между индикаторным и компенсационным электродами в измер емом сигнале отсутствует ток фона, что позвол ет повысить точность измерени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к газовому анализу , в частности к методам определени  концентрации газообразных сред с применением электрохимических  чеек (ЭХЯ), и может быть использовано дл  измерени  концентрации компонентов воздуха рабочей зоны и атмосферы. .

Известны устройства электрохимического анализа газов, реализуемые в электрохимических газоанализаторах, содержащих датчик в виде ЭХЯ с индикаторным, вспомогательным и сравнительным электродами , потенциостат дл  поддержани  посто нного потенциала на измерительном электроде относительно сравнительного электрода, подключенный к одному из входов потенциостата источник установочного напр жени , и выходной измерительный преобразователь.

Недостатком таких анализаторов  вл етс  сравнительно больша  величина фонового тока, соизмерима  с величиной тока,

завис щей от концентрации анализируемого газового компонента. Величина фонового тока в значительной степени зависит от температуры окружающей среды, вследствие чего погрешность измерений велика.

Этого недостатка в некоторой степени лишен газоанализатор, в котором вредные газы обнаруживаютс  при помощи устройства ЭХЯ. имеющей пониженную величину фонового тока. Это достигаетс  с помощью специальной технологии изготовлени  ЭХЯ, при которой чувствительный электрон содержит катализированный слой - частицы углерода, на поверхности которых имеетс  золото.

Полностью устранить фоновый ток с помощью этого способа все же не удаетс , поэтому величина фонового тока, а значили погрешность определ етс  температурой окружающей среды. Кроме того, катализированный слой с течением времени разрусл

с

VJ О CJ

чэ о сл

шаетс , вследствие чего погрешность измерений также увеличиваетс ,

Наиболее близким техническим решением  вл етс  устройство, которое содержит индикаторный и вспомогательный электроды, стабилизатор пол ризующего напр жени , измеритель тока и термокомпенсатор . Благодар  последнему обеспечиваетс  стабилизаци  фонового тока от температуры. Однако полной термокомпен- сации добитьс  чрезвычайно трудно, поэтому погрешность измерений в прототипе остаетс  достаточно высокой.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит электрохимическую  чейку с индикатором, вспомогательным, сравнительным и компенсационным электродами , источник посто нного пол ризую- щего напр жени , измеритель разностного тока между индикаторным и компенсационным электродами, компенсационный электрод по форме и химическому составу выполн ют аналогично индикаторному электроду, располагают в его плоскости, причем поверхность компенсационного электрода покрывают пленкой, непроницаемой дл  анализируемого газа.

Электрод сравнени  служит дл  стаби- лизации потенциала на индикаторном и компенсационном электродах. Температурна  компенсаци  и компенсаци  переходных процессов происходит за счет того, что фоновые токи измерительного и компенса- ционного измерительного электрода вычитаютс .

На чертеже приведена структурна  схема устройства.

Устройство содержит ЭХЯ 1 с электро- дом 2 индикаторным, электродом 3 вспомогательным , электродом 4 сравнительным, электродом 5 компенсационным, потенци- остат 6, вычитающее устройство 7, измери- тельный усилитель 8, измерительное устройство 9 и уравнивающие резисторы 10 и 11 Электроды 2 и 5 ЭХЯ 1 соединены с уравнивающими резисторами 10 и 11 соответственно , а другие выходы уравнивающих резисторов 10 и 11 соединены с выходом потенциостата 6. Входы потенциостата 6 соединены с электродом 4 и ЭХЯ 1. Электрод 3 ЭХЯ 1 соединен с общим проводом. Электроды 2 и 5 ЭХЯ 1 соединены также с входами вычитающего устройства 7, выход которого, в свою очередь, соединен с входом измерительного усилител  8, а выход измерительного усилител  соединен с измерительным устройством 9. Электроды 2 и 5 выполнены таким образом, что электрод 5

имеет ту же форму и размеры, изготовлен из того же материала, что и электрод 2, расположен в той же последовательности плоскости и в том же электролите Оба электрода 5 имеют покрытие со стороны поступлени  анализируемого газа. Покрытие не должно пропускать газ и выполн етс  из лака или другого материала, например полиэтиленовой пленки,устойчивой к воздействию электролита и газовых компонентов.

Электрохимический анализатор газа, изображенный на чертеже, работает следующим образом.

Потенциостат 6 поддерживает посто нную разность материалов потенциалов между электродами 2 и 5, исход  из необходимого режима работы ЭХЯ 1. Поскольку в момент включени  газоанализатора либо по другим причинам, например, при подаче контрольного импульса или изменении температуры окружающей среды, фоновый ток электрода 2 может существенно отличатьс  от нул , станов сь соизмеримым с показани ми газоанализатора и даже превосход  их, используетс  в качестве компенсирующего фоновый ток электрода 5, который вычитаетс  от тока электрода 2. При отсутствии анализируемого газа эти токи практически равны, так как форма, размеры и материалы электродов идентичны, оба электрода расположены в одной плоскости и в одном электролите, т.е на одинаковом рассто нии от сравнительного электрода. Разностный ток усиливаетс  измерительным электродом 8 и регистрируетс  измерительным устройством 9. При подаче анализируемого газа электроды 2 и 5 ведут себ  по-разному. Электрод 2, как обычно, измен ет свой потенциал, в результате чего измен етс  величина тока в его цепи. Электрод 5 не чувствует вли ни  анализируемого газа, так как защитное покрытие , нанесенное на него, не пропускает анализируемый газ, и по этой причине ток через него остаетс  неизменным, соответствующим фоновому току. После вычитающего устройства 7 от суммарного тока электрода 2, содержащего фоновую составл ющую , и составл ющую, несущую информацию о концентрации анализируемого газа, вычитаетс  ток электрода 5, соответствующий только величине фонового тока, и, таким образом, величина сигнала на входе измерительного усилител  пропорциональна только величине полезного сигнала, несущего информацию о концентрации анализируемого газа и не зависит от величины фонового тока,

За вл емое техническое решение позвол ет повысить точность измерений в 510 раз за счет исключени  адаптивной составл ющей фонового тока.

срормула изобретени  Устройство дл  электрохимического анализа газов, содержащее электрохимическую  чейку с индикаторным, вспомргатель- ным, сравнительным и компенсационным электродами, источник посто нного пол ризующего напр жени  и измеритель разностного тока между индикаторным и компенсационным электродами, отличаю - щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , компенсационный

электрод по форме и химическому составу выполнен аналогично индикаторному электроду и расположен в его плоскости, причем поверхность компенсационного электрода покрыта пленкой, непроницаемой дл  анализируемого газа.

Г

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для электрохимического анализа газов, содержащее электрохимическую ячейку с индикаторным, вспомогательным, сравнительным и компенсационным электродами, источник постоянного поляризующего напряжения и измеритель раз ностного тока между индикаторным и компенсационным электродами, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, компенсационный 5 электрод по форме и химическому составу выполнен аналогично индикаторному электроду и расположен в его плоскости, причем поверхность компенсационного электрода покрыта пленкой, непроницаемой для ана10 лизируемого газа.