SU754297A1 - Разностный полярограф постоянного тока 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к полярогра]фическому анализу, в частности к устройствам для определения малых концентраций ионов в растворе.

Известен разностный цолярограф, применяемый для увеличения чувствительности определения малых концентраций ионов в растворах путем компенсации остаточного тока [ΐ].

Известен полярограф вторых разностей. В схеме разностного полярографа, выполненного на операционных усилителях, использована дополнительная пара рабочих электродов (катодов), помещенных :в электрохимическую ячейку, в которой содержатся источник поляризующего напряжения, соединенный через потенциостат с электрохимической ячей- >й кой, рабочий и два компенсирующих катода которой подключены к своим усилителям, выходы которых соединены через делители со схемами установок первых и вторых разностей, содержащих вычитающие устройства и регистратор [2].

2

Однако данная схема полярографа не дает достаточной чувствительности и точности ввиду того, что определение величины коэффициента передачи делителей осуществляется не в процессе анализа, а предварительно перед его проведением. Причем величины коэффициентов передачи масштабных делителей при форми· ровании первых разностей определяются расчетным путем на основании визуального измерения площадей поверхностей электродов с помощью микроскопа, или другой аппаратуры, а коэффициент передачи делителя при получении второй разности устанавливается методом подбора по наилучшему'результату. Установка величины коэффициентов передачи осуществляется вручную.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений и снижение трудоемкости анализа.

Поставленная цель достигается тем, что схема полярографа дополнена генератором синусоидального напряжения, фа3 754297

4

эовращателем, двумя фазовыми детек- ·» торами, интегрирующими усилителями и блоком коммутации, причем делители выполнены с цепями управления, а генератор синусоидального напряжения через фазовращатель соединен с потенпиостатом и непосредственно с управляющими входами фазовых детекторов, сигнальные входы которых подключены к выходам своих вычитающих устройств, а выходы фазовых детекторов через контакты блоха коммутации и интеграторы подключены к управляющему входу соответствующего делителя.

Схема выполнена таким образом, что ₁₅ сигнал переменного тока,проходя через три электрода-катода,поступает на соответствующие измерительные усилители, где преобразуется в сигнал переменного напряжения. Величины этих напряжений ₂₀ прямо пропорциональны поверхностям соответствующих электродов . Величина сигнала на выходе фазового детектора равна отношению поверхностей соответствующих электродов. Напряжения с вы- ₂₅ ходов фазовых детекторов через интегрирующие усилители подаются на схемы управления делителей первых разностей. Коэффициент передачи делителя перед вычитающим усилителем второй разности ₃₀ с помощью интегрирующего усилителя, подсоединенного к выходу этого вычитающего усилителя, и схемы управления устанавливается такой величины, что сигнал на выходе регистратора, пропорциональный останочному току, равен нулю. Блок коммутации осуществля,. ет перевод управляемых делителей в режим' запоминания перед снятием полярогра» фического пика в режим запоминания.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого полярографа.

Предлагаемый разностный полярограф состоит из потенниостата 1, электрохимической ячейки 2,. трех электродов - катодов: рабочего 3 и компенсирующих 4 и 5, измерительных усилителей 6,7 и 8, вычитающих усилителей 9,10 и- 11, управляемых делителей 12, 13 и 14, интегрирующих усилителей 15, 16 и 17, двух фазовых детекторов 18 и 19,генера-. тора 20 синусоидального напряжения с фаэосдвигающей цепью 21, блока 22 коммутации регистрирующего устройства 23^ и источника 24 поляризующего напряжения.

Работа предлагаемого разностного щолярографа происходит следующим образом.

ι На электрохимическую ячейку 2 через¹ потенциостат 1 подается линейноменяющееся напряжение от источника 24 поляризующего напряжения и через фазосдвигающую цепь 21 переменное напряжение от генератора 20 синусоидального напряжения. Сигнал постоянного и переменного тока каждого электрода-катода преобразуется измерительным усилителем этого электрода в сигнал напряжения. Накопление проводится только на рабочем электроде-катоде 3, поэтому на выходе измерительного усилителя 6 в процессе изменения линейно меняющегося напряжения будет присутствовать как сигнал остаточного тока, так и полезный сигнал, на выходах же измерительных усилителей 7 и 8 - только сигнал остаточного тока. На выходе каждого измерительного усилителя присутствует и переменное напряжение, пропорциональное емкостному току ячейки, который пропорционален поверхности электрода.

Выходные разностные сигналы переменного напряжения с выходов вычитающих усилителей 9 и 10 детектируются с помощью фазовых детекторов 18 и 19, причем величина сигнала на выходе фазового детектора определяет разницу площадей поверхностей соответствующих электродов. Установка необходимого коэффициента передачи управляемых делителей 12 и 13 осуществляется сигналами с интегрирующих усилителей.15 и 16. Например, при наличии сигнала на выходе фазового детектора 18, интегрирующий усилитель 15 будет интегрировать до тех пор, пока его выходной сигнал не изменит коэффициент передачи управляемого делителя 12 в сторону уменьшения выходного сигнала фазового детектора 18 до нуля.

При этом, величины масштабных коэффициентов делителей 12 и 13 устанавливаются равными соотношению поверхностей соответствующих электродов. Это обеспечивает полную компенсацию составляющие остаточного тока пропорциональных поверхностей электродов на выходах устройств 9 и 10.

Сигналы постоянного напряжения с вычитающих усилителей 9 и 10 перепаяй поступают на вычитающий усилитель 11с различными коэффициентами. Интегрирующий усилитель 17 будет интегрировать выходной сигнал вычитающего усилителя 11 до тех пор, пока коэффициент передачи делителя 14 не установится в положение, при котором

5

754297

6

выходной сигнал вычитающего усилителя 11 не станет равным нулю.

Блок 22 коммутации в момент начала полярографического пика отключает входы интегрирующих усилителей 15, 16 и 17 ⁵

от входных сигналов и переводит их в режим памяти. Этим обеспечивается неизменность величин масштабных коэффициентов, определяемых управляемыми делителями 12, 13 и 14, во время снятия ^,0 полярографического пика.

Использование новых блоков отличает предлагаемый разностный полярограф от известного, так как уменьшается составляющая ошибка измерения, вноси- ¹⁵ мая погрешностью определения площадей поверхностей электродов и установкой масштабных коэффициентов вручную. По- . вышается чувствительность измерения, так как уменьшается влияние дрейфа ²⁰

площадей поверхностей электродов и тока дефекта электродов. Резко снижается трудоемкость анализа ввиду сокращения количества операций по настройке прибора, требующих значительного навыка ²⁵

оператора.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Разностный полярограф постоянного тока, содержащий источник поляризующего напряжения, соединенный через 30 потенциостат с электрохимической ячейкой, катоды которой подключены к своим усилителям, соединенным через делители

   со схемами установок первых и вторых разностей, содержащих вычитающие устройства и регистратор, о т л и ч а гощи й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него додополнительно введены генератор синусоидального напряжения, фазовращатель, фазовые детекторы, блок коммутации и интеграторы, причем делители выполнены с цепями управления, а генератор синусоидального напряжения через фазовращатель соединен с потенциостатом и непосредственно с управляющими входами фазовых детекторов, сигнальные входы которых подключены к выходам своих вычитающих устройств, а выходы фазовых детекторов через контакты блока коммутации и интеграторы подключены к управляющему входу соответствую щего делителя.
2. 2. Полярограф по π. 1, о т л и ч аювд и й с я тем, что схема установки коэффициента второй разности выполнена в виде интегратора, вход которого через контакт блока коммутации подключен к выходу своего вычитающего устройства, а выход - к своему делителю.