SU788037A1 - Инфранизкочастотный измеритель комплексных проводимостей - Google Patents

Description

1

}13обретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в электрохимии дл  изучени  к 1 1етики и механизма электродных ре- 5 акций.

Известен инфранизкочастотный измеритель комплексных проводимостей, содержащий мостовую измерительную цепь, подключенную через регул тор fQ потенциала к источникам программноизмен ющегос  и гармонического напр жений , указатель равновеси , электрохимическую  чейку, включенную параллельно входу регул тора в одно j из плеч мостовой цепи 1..

Однако этот измеритель из-за ручного уравновешивани  и переходных процессов, возникаюцих при коммутации элементов плеча сравнени , 20 имеет низкое быстродействие и невысокую точность измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  измеритель комплексных проводи- 25 мостей, содержаний исследуемый объект, подключенный к выходу /первого дифференциального усилител , первый вход которого через сумматор соединен с источника-JQ

ми программно-измен юцегос  и .гармонического напр жений, второй вход через усилитель обратной св зи с исследуемым объектом; второй дифференциальный усилитель, подключенный своими входами к образцовому резистору, а выходом к сигнальному входу блока фазочувствительных детекторов , выходы которого соединены с индицируюцим устройством, один из опорных входов подключен к синфазному выходу источника гармонических напр жений непосредственно, а второй через квадратурный фазовращатель 2, Недостатком известного технического решени   вл етс  низкое быстродействие при измерении комплексной проводимости электрохимической  чейки в области инфранизких частот. Наличие; большого уровн  посто нной составл юцей в измер емом напр жении , снимаемом с электрохимической  чейки, при отношении посто нной составл ющей к амплитуде гармонической составл юцей, равном 10-100, приводит к возрастанию погрешности измерени  соответственно до 5-30%, а при отношении, близком 10, к нарушению работоспособности измерительной цепи, в частности блока фазочувствительных детекторов. Низкое быстродействие известных устройствобусловлено тем, что дл  получени  высокой точности производитс  разделение посто нной и переменной составл ющих с помощью разделительных RC цепей, посто нна  времени которых составл ет ; обычно не менее 100 периодов измер емого гармонического сигнала.

Цель изобретени  - повышение измерени  и быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в инфранизкочастотный измеритель комплексныхпроводимостей, содержаний электрохимическую измерительную  чейку, злектрод сравнени , рабочий электрод, соединенный с обще шиной измерител , и вспомогательный электрод, подключенный через образцовый резистор к выходу первого дифференциального усилител , первый вход которого через сумматор соединен с источниками программно-измен ющегос  и гармонического напр жений, второй вход через повторитель напр жени  с электродом сравнени ; второй дифференциальный усилитель, подключенный своими входами к образцовому резистору; блок фазочувствительных детекторов , выходы которого подсоединены к индикатору, а опорные входы к синфазному и квадратурному выходам источника гармонического напр жени ; введены дополнительно формирователь импульсов, фиксатор уровн  и второй сумматор, подключенный своим выходом к сигнальному входу блока фазочувствительных детекторов, первым входом к выходу второго дифференциального усилител  и сигнальному входу фиксатора уровн , вторым входом к выходу фиксатора уровн , управл ющий В5сод которого подсоединен к выходу формировател  импульсов, подключенного своим входом к синфазному выходу источника гармонического напр жени .

На фиг. 1 приведена функциональна  электрическа  схема измерител , на фиг. 2 - эпюры напр жений в измерительной цепи.

Устройство содержит электрохимическую  чейку 1, выполненную в виде кюветы с электролитом, в который погружены рабочий 2 и вспомогательны 3 электроды, а также электрод сравнени  4.вспомогательный электрод 3 через образцовый резистор 5 подключен к выходу первого дифференциального усилител  6, один вход которого через повторитель напр жени  7 подключен к электроду сравнени  4, а второй через сумматор 8 к синфазному выходу источника гармнического напр жени  9 и к источник программно-измен ющегос , напр жени  10. Дифференциальный усилитель 11 подключен своими входами к образцовому резистору 5, а выходом к сигнальному входу фиксатора уровн  12 и к одному из входов второго сумматора 13. Сумматор 13 подключен своими вторым входом к выходу фиксатора уровн  12, а выходом к сигнальному входу блока фазочувствительнь : детекторов 14, соединенного своими выходами с индикатором 15. Синфазный выход источника гармонического напр жени  9 подключен также и ко входу формировател  импу;;ьсов 16 и одному из опорных входов блока фазочувствительных детекторов, второй опорный вход которого соединен с квадратурным выходом источника гармонического напр жени  9. Выход формировател  импульсов 16 подключен к управл ющему входу фиксатора уровн  12. Последний выполнен из последовательно соединенных запоминающего элемента 17, аналого-цифрового преобразовател  18, счетчика импульсов 19, буферного регистра 20 и цифроаналогового преобразовател  21.

Измеритель работает следую1-;им образом.

Гармоническое напр жение 0 источника 9 и программно-измен ющеес  UJQ источника 10 складываютс  в сумматоре В и поступают на один из входов дифференциального усипител  6. Па второй вход этого усилител  через повторитель напр жени  7 поступает разность потенциалов между рабочим электродом 2 и электродом сравнени  4 большом значении коэффициента передачи дифференц .1ального усилител  6, пренебрега  погрешностью статизма, напр жение на входе усилител  будет равно

+ Ча )

Ug +

0 где К. коэффициент передачи повторител  напр жени  7,

W переменна  и посто нна 

составл ющие напр жени 

и

i4

Напр жение L вызывает протекание тока в цепи: выход дифференциального усилител  6, образцовый резистор 5 и электрохимическа   чейка 1, равного

4 iAW 2)где YOл R5,комплексна  проводимость и сопротивление участка рабочий электрод 2 - электрод сравнени  4.

Claims (2)

1. Этот ток, протека  через резистор 5, создает напр жение, которое воспринимаетс  дифференциальным усилителем 11 и усиливаетс  (см.фиг.2в), а затем поступает в фиксатор уровн  12 и сумматор 13. При поступлении на управл ющий вход фиксатора уровн  12 импульса с формировател  импульсов 16, последний вырабатывает импульс (см. фиг. 26) в момент переход гармонического напр жени  через ноль при положительном значении его производной по времени {см.фиг.2а), запоминаюний элемент 13 фиксирует мгновенное значение напр жени  на выходе дифференциального усилител  11, которое аналого-цифровым преобразователем 18 преобразуетс  в посл довательный врем -импульсный код. Этот код считываетс  счетчиком импульсов 19 и затем задним фронтом импульса формировател  16 засылаетс  в параллельном коде в буферный регистр 20 дл  хранени  в паузе между импульсами. Код буферного регистра 20 преобразуетс  цифроаналог вым преобразователем 21 в напр жение и , равное мгновенному значению напр жени  U в момент вз ти его выборки, ко противоположное по знаку. Напр жение U, складываетс  в сумматоре 13 с напр жением дифференциального усилител  11, в резуль тате чего выходное напр жение сумма тора 13 равно K.j (и,, - 11,.) ( V 4f2.) ia +ли , гдеи 3, . .гнапр жение на выходе ди ференциального усилител значение сопротивлени  резистора 5; , значени  коэффициентов передачи дифференциального усилител  11 и сум матора 13; и ,и - переменна  и посто нна  11 составл юкие напр жени  Uf-f и - остаточное значение поДЧз сто нной составл ющей на выходе сумматора 13 Учитыва  (1) и (2), находим Nl, где К - коэффициент про порциональности. Напр жение поступает в блок фаэочувствительных детекторов 14, где раскладываетс  на составл ющие пр мо пропорциональные измер емой комплексной проводимости Ч кото рые и индицируютс  индикатором 15. Изобретение обеспечивает снижен уровн  посто нной составл ющей-до уровн  амплитуды гармонической составл ющей . Формула изобретени  Инфранизкочастотный измеритель комплексных проводимоетей, содержаций электрохимическую измерительную  чейку, электрод сравнени , рабочий электрод, соединенный с общей шиной измерител , и вспомогательный электрод , подключенный через образцовый резистор к выходу первого дифференциального усилител , первый вход которого через сумматор соединен с источниками программно-измен к цегос  и гармонического напр жений, второй вход через повторитель напр жени  с электродом сравнени ; второй дифференциальный усилитель, подключенный своими входами к образцовому резиcfopyj блок фазочувствительных детекторов , выходы которого подсоединены к индикатору, а опорные входы к синфазному и квадратурному выходам источника гармонического напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и быстродействи , в него дополнительно введены формирователь импульсов, фиксатор уровн  и второй сумматор, подключенный своим выходом к сигнальному входу блока фазочувствительных детекторов, первым входом к выходу второго дифференциального усилител  и сигнальному входу фиксатора уровн , вторым входом к выходу фиксатора уровн , управл ющий вход которого подсоединен к выходу формировател  импульсов, подключенного своим входом к синфазному выходу источника гармонического напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Соколов Ю.М., Тедорадзе Г.А. и Аракел н Р.А. Электрохими , . 1973, т. 9, 4, с. 5Ь4.
2. 2.Авторское свидетельство СССР W 294109, кл. G 01 R 19/06, 1969 ( прототип).

   U,,