SU775686A1 - Пол рограф - Google Patents

Description

(54) ПОЛЯРОГРАФ

Изобретение относитс  к области пол рографического анализа и может быть использовано дл  определени  м лых концентраций ионов. Известно устройство дл  измерени  электрохимических параметров растворов,сод жащее схему компенсации падени  напр жени  на электрохимической  чейк выполненную на интеграторе l. Недостаток такого устройства в том, что нельз  скомпенсировать нелинейную составл ющую остаточного тока в электрохимической  чейке. Известен пол рогра) переменного тока, который позвол ет компенсировать составл ющую остаточного тока, завис щую нелинейно от приложенного к  чейке пол ризующего посто нного напр жени . Пол рограф содержит источник пол ризующего напр жени , к выходу которого подключены  чейка и вход усилител  тока, который соединен с компенсатором остаточного тока  чей ки и регистратором 2. Известное устройство имеет недостатки , которые зак.лючаютс  в том, что оно не обеспечивает необходимой точности измерений и не позвол ет к пенсировать временной и температурный дрейф остаточного тока. Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  пол рограФ, который содержит интеграторы, сумматоры, запоминающие устройства, регистратор и источник- пол ризующего напр жени , соединенный с  чейкой, рабочий электрод которой подключен к измерительному усилителю, второй вход которого соединен с линейным компенсатором остаточного тока з. К выходу измерительного усилител  подк.пючены один вход первого сумматора, запоминающее устройство и первый- дифференцирук цнй усилитель, выход которого соединен со вторым запоминающим устройством и вторым дифференцирующим усилителем, нагруженным третьим запоминак дим устройством, выход которого соединен с двум  последовательно соединенными интеграторами, выход последнего из которых подк.лючен к первому входу второго сумматора . Выход второго запоминающего устройства подключен к интегратору, выход которого соединен со вторым

входом второго суьшатора, к третьему входу которого подключено первое запоминающее устройство. Вьп.од второго сумматора соединен со зторым входом первого сумматора,нагруженног регистратором.

Известное устройство позвол ет компенсировать временной и температурный дрейф остаточного тока, а также часть нелинейных составл ющих, что дает возможность снизить остаточный ток в 30-100 раз. Принцип работы пол рографа, основанный на использовании формулы Тейлора, позвол ет теоретически полностью компенсировать остаточный ток. (Степень компенсации остаточного тока зависит толь ко от количества слагаемых в многочлене Тейлора и от временного интервала в течение которого необходимо компенсировать остаточный ток).

Однако на практике изготовить устройство , позвол ющее формировать компенсирующий сигнал в виде многочлена Тейлора, содержащего более трех слагаемых , затруднительно из-за технических трудностей получени  производных высокого пор дка. При работе же на высоких чувствителькОст х известный пол рограф не обеспечивает достаточной степени компенсации остаточного тока и,следовательно, не позвол ет производить достаточно. точных измерений.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Она дос тигаетс  тем, что в схему вве.дены дополнительные сумматор и усилители а известные блоки соединены таким образом , что выход измерительного усилтел  соединен с одним входом первого сумматора и входом первого дополнительного усилител , выход которого подключен к первому запоминающему устройству, нагруженному первьм интегратором , выход которого соединен со входом первого дополнительного усилител  и со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с одним входом второго сумматора и входом второго дополнительного усилител , выход которого подключен ко второму запоминающему устройству, нагруженному вторглм интегратором, выход которого соединен со входом второго дополнительного усилител  и со вторым входом второго сумматора, вькод которого соединен с одним входом дополнительного сумматора и входом третьего дополнительного усилител , выход которого подключен к тратьему запоминающему устройству нагруженному третьим интегратором, выход которого соединен со входом дополнительного третьего усилител  и вторым входом дополнительного сумматора , выход KiDToppro соединен с регистратором.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого пол рографа.

Пол рограф содержит пол ризационную  чейку 1, источник пол ризующего напр жени  2, измерительный усилитель 3, компенсатор 4, регистратор 5 и второй компенсатор б, образованный первым 7, вторым 8 и третьим 9 сумматорами, первьлм 10, вторым 11 и третьим 12 интеграторами, первым 13, втopы 14 и третьим 15 запоминающими устройствами, первым 16, вторы л 17 и третьим 18 усилител ми, первьм 19, вторым 20 и третьим 21 ключами к пультом управлени  22.

Пол рогра работает след лацим образом . На  чейку 1 от источника 2 подаетс  пол ризующее напр жение. В усилителе 3 происходит усиление тока  чейки и компенсаци  линейных составл ющих остаточного тока с помощью компенсатора 4. Посто нное напр жение с выхода усилител  3, пропорциональное сигналу и нескомпенсированной части остаточного тока подаетс  через сумматоры 7, 8 и 9 на регистратор 5, При потенциалах пол ризующег 7 напр :х ени , на которых отсутствует электрохимическа  реакци  определ емых примесей, ключи 19, 20,21 замкнуты . При этом коэффициент передачи последовательно соединенных усилител  16, запоми(г1ющего устройства 13 и интегратора 10,охваченных отрицательной обратной св зью,равен (- 1).Коэффициенты передачи последователько соединенных усилител  17, запоминающего устройства 14, интегратора 11 и усилител  18, запоминающего устройства 15 и интегратора 12, охваченных обратн1- .ч1ми св з ми также равггы (-1).

Так как на cyw jaTOp 7 одновременно подаютс  сигнал с усилител  3 и инвертированный сигнал с выхода интегратора 10, то на выходе сум.1атора напр жение будет равно нулю, а следовательно , око будет равно нулю и на регистраторе 5. При этом напр жение на запоминающем устройстве 13 прюпорционально мгновенной скорости изменени  нескомпенсированной компенсатором 4 части остаточного тока. При достижении линейноизмен ющимс  пол ризуЮ1ЦИМ напр жением потенциала, близкого к пс тенциалу начала электрохимической реакции определ емой примеси ключ 19 размьжают и запоминающее устройство 13 запоминает напр жение, пропорцио нальное скорости изменени  нескомпексированной части остаточного тока а интегратор начинает формировать линейноизмен ющеесй компенсирующее напр жение, скорость изменени  (наклон ) которого определ етс  напр жением на запоминающем устройстве 13.

При разомкнутом ключе 19 на cyr4 v7aтор 7 поступает напр жение с усилител  3 и компенсирующее напр жение с интегратора 10, поэтому на выходе

сумматора 7 по вл етс  напр жение, пропорциональное нескомпенсированной части остаточного тока, но так как ключ 20 замкнут на сумматор 8 одновременно поступает напр жение с су пчатора 7 и инвертированное напр жение с последовательно соединенных усилител  17, запоминающего устройства 14 и интегратора 11, охваченных обратной св зью, поэтому на выходе сумматора 8 сигнал будет равен нулю. При этом, напр жение на эапомииакхдем устройстве 14 пропорционально мгновенной скорости изменени  HecKONmeHCHposaHHOtt компенсатором 4 и интегратором 10 части остаточного тока.

Через врем , достаточное дл  затухани  переходного процесса при размыкании к/поча 19, размыкаетс  ключ 20. Запоминающее устройство 14 запоминает напр жение, пропорциональное скорости изменени  нескомпенсированной части остаточного тока, а интегратор 11 начинает формировать линейно измен ющеес  компенсирующее напр жение, скорость изменени  (наклон) которого определ етс  напр жением на запоминающем устройстве 14. При разомкнутом ключе 20 на су.шатор 8 поступает напр жение с сумматора 7 и компенсирующее напр жение с интегратора 11, поэтому на выходе сумматора 8 по вл етс  напр жг;-.ие , пропорциональное нескомпенсированной компенсатором 4 интеграторами 10 и 11 части остаточного тока, но так как ключ 21 замкну на сумматор 9 одновременно поступает напр жение с сумматора 8 и инвертированное напр жение с последовательно соединенных усилител  18, запоминающего устройства 15 и интегратор 12, охваченных обратной св зью, поэтому на выходе cy Ф1aтopa 9 сигнал .будет равен нулю. При этом, напр жение на запоминающем устройстве 15 пропорционально мгновенной скорости изменени  нескомпенсированной KONmeHсатором 4 и интеграторами 10 и 11 части остаточного тока.

Через врем , достаточное дл  затухани  переходного процесса при размыкании ключа 20, размыкают ключ 21 и производ т измерение тока электрохимической реакции определ емой примеси. Размыкание всех ключей производ т до начала электрохимической реакции с пульта управлени  22. При этом запоминающее устройство 15 запоминает напр жение, пропорциональное скорости изменени - нескомпенсированной части остаточного тока, а интегратор 12 начинает формировать линейно измен ющеес  компенсирующее напр жение, скорость изменени  которого (наклон) определ етс  напр жением на запоминакхцем устройстве 15. .

На сумматор 9 поступает напр жение с сумматора 8 и компенсирующее напр жение с интегратора 12. Напр жение с выхода сумматора 9 подаетс  на регистратор 5. При этом, регистрируема  пол рограмма состоит из нескомпенсированной части остаточного тока - помехи и тока электрохимической реакции определ емого элемента - сигнала. Нескомпенсированна  часть остаточного тока будет тем

o меньше, чем больше будет последовательно соединенных звеньев, образованных последовательно coeдинeнны ш усилителем, запоминающим устройством и интегратором, охваченными обратной

5 св зью и сумматором.

В предлагаемом пол рографе используетс  три последовательно соединенных звена, что позвол ет уменьшить наклон остаточного тока в 100-200

Q раз. Количество звеньев может быть легко увеличено, что увеличит, компенсацию остаточного тока. Использование дл  измерени  и фиксации скорости изменени  остаточного тока (первой производной)

5 последовательно соединенных усилител , запоминающего устройства и интегратора , охваченных обратной св зью позвол ет получать производные без усилител  высокочастотных шумов, ис0 ключает необходимость примен ть запоминающее устройство дл  запоминани  посто нной Составл ющей остаточного тока. Кроме.того, пол рограф компенсирует временной и температур5 ный дрейф остаточного тока и не требует подстройки компенсаторов.

Claims (3)

1.Патент США № 3838032, кл. 204-195, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 480970, кл. G 01 N 27/48, 1972.

3.Авторское свидетельство СССР № 569935, кл. G 01 N 27/48, 1975.