SU981880A1 - Device for measuring gas component content in liquid or gaseous medium - Google Patents
Device for measuring gas component content in liquid or gaseous medium Download PDFInfo
- Publication number
- SU981880A1 SU981880A1 SU792792453A SU2792453A SU981880A1 SU 981880 A1 SU981880 A1 SU 981880A1 SU 792792453 A SU792792453 A SU 792792453A SU 2792453 A SU2792453 A SU 2792453A SU 981880 A1 SU981880 A1 SU 981880A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sensor
- potential
- cathode
- current
- gas component
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
Изобретение относится к технике измерения содержания газового компонента газовой или жидкой среда, например к электрохимическим датчикам, и может быть использовано в различных областях науки и производства, в частности в хи глии, биологии, медицине, а также в комплексах по охране природных ресурсов.The invention relates to techniques for measuring the content of the gas component of a gas or liquid medium, for example, to electrochemical sensors, and can be used in various fields of science and production, in particular in chemistry, biology, medicine, as well as in complexes for the protection of natural resources.
Известны устройства регулирования потенциала индикаторного электрода (катода) электрохимического датчика ’ в области потенциалов ионизации кислорода, в которых производится суммирование потенциала вспомогательного электрода (анода) с постоянным напряжением внешнего источника питания [1] .Known devices for regulating the potential of the indicator electrode (cathode) of the electrochemical sensor ’in the field of oxygen ionization potentials, in which the potential of the auxiliary electrode (anode) with a constant voltage of an external power source is added [1].
Однако известные устройства недостаточно стабильны, что обусловлено влиянием величины тока датчика на потенциал катода.However, the known devices are not stable enough, due to the influence of the sensor current on the cathode potential.
щепряжения с регистрирующим прибором [2] .scraping with a recording device [2].
В устройстве осуществляется суммирование потенциала вспомогательного электрода, постоянного напряжения внешнего источника и напряжения на нагрузке где потенциал индикаторного электрода (катода);In the device, the potential of the auxiliary electrode, the constant voltage of the external source and the voltage at the load are summed, where is the potential of the indicator electrode (cathode);
(fq- потенциал вспомогательного электрода (анода);(fq is the potential of the auxiliary electrode (anode);
Up - напряжение внешнего источнйка питания;Up - voltage of an external power supply;
U и - напряжение на нагрузке; Up+U(j = =Uп - напряжение поляризации.U and - voltage at the load; Up + U (j = = Uп - polarization voltage.
Потенциал вспомогательного электрода (анода) зависит от тока датчика по известной формулеThe potential of the auxiliary electrode (anode) depends on the sensor current according to the well-known formula
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения содержания, газового компонента в жидкой или газовой среде, содержащее гальванический . датчик, состоящий из катода и анода, соединенный через источник внешнего 25 <fa=tfao +RJo· (2) где 1о - ток датчика;The closest technical solution to the proposed one is a device for measuring the content of a gas component in a liquid or gas medium containing galvanic. a sensor consisting of a cathode and anode connected through an external source 25 <fa = t fao + R Jo · (2) where 1 о is the sensor current;
tfq0- потенциал анода при 1о-0tfq 0 - anode potential at 1 о -0
R; - эквивалентное электрохими30 ческое сопротивление дат3R; - equivalent electrochemical resistance30
Предлагаемое устройство содержит электрохимический датчик 1 концентрации газового компонента, соединенный последовательно через источник 2 регулируемого напряжения с входом 5 усилителя 3, регистрирующий прибор 4, соединенный с выходом усилителя 3, цепь 5 обратной связи, соединяющую выход усилителя 3 с входом источника 2 регулируемого напряжения.The proposed device contains an electrochemical sensor 1 of the concentration of the gas component connected in series through a regulated voltage source 2 to the input 5 of amplifier 3, a recording device 4 connected to the output of amplifier 3, a feedback circuit 5 connecting the output of amplifier 3 to the input of adjustable voltage source 2.
Ток датчика 1, пропорциональный измеряемой концентраций, через источник 2 регулируемого напряжения поступает на вход усилителя 3, затем на регистрирующий прибор 4 и цепь 5 обратной связи, которая формирует сигнал коррекции, поступающий на вход источника 2 регулируемого напряжения .The current of the sensor 1, which is proportional to the measured concentration, is supplied to the input of the amplifier 3 through a controlled voltage source 2, then to a recording device 4 and a feedback circuit 5, which generates a correction signal supplied to the input of the controlled voltage source 2.
= 'о S0 К°с ’ (5) чика, обусловленное перенапряжением электрода по току. = 'o S 0 K ° s ' (5) of the probe, due to overvoltage of the electrode by current.
Напряжение на нагрузке датчика таже зависит Ст тока датчикаThe voltage at the load of the sensor also depends on the current sensor
UH = Ιο· Κβχ , . (3) где Rgx~ сопротивление, входа нагрузки.U H = Ι ο · Κ βχ,. (3) where Rg x ~ resistance, input load.
Потенциал катода в этом случае зависит от тока датчика по формулеThe cathode potential in this case depends on the sensor current according to the formula
4k=_lfao+tJp+(R( ’d» где (R' +R ) l_= & (р - отклонение потен- 5 циала, обусловленное падением напряжения во внешней цепи и изменением потенциала20 анода.4k = _l fao + tJ p + ( R ('d ”where (R' + R) l_ = & (p is the deviation of the potential 5 caused by the voltage drop in the external circuit and the change in potential20 of the anode.
Отклонение потенциала катода от установленного значения приводит к изменению тока датчика вследствие 1-5% наклона характеристики зависи- 25 мости тока датчика от потенциала катода в пределах области наименьшей зависимости тока от потенциала катода при той же концентрации измеряемого газового компонента, это от- 30 к-лонение потенциала катода резко выражено в случае больших токов датчиков, например, при сопротивлении нагрузки 100 Ом и токе датчике 100 мкА отклонение потенциала (a(pv) состав- 35« ляет 10 мВ.Deviation of the cathode potential from the set value leads to a change in the sensor current due to a 1-5% slope of the characteristic of the dependence of the sensor current on the cathode potential within the region of the smallest dependence of the current on the cathode potential at the same concentration of the measured gas component, this is from -30 to the cathode potential deposition is pronounced in the case of high sensor currents, for example, when the load resistance is 100 Ohms and the current sensor is 100 μA, the potential deviation (a (p v ) is 35 10 mV.
Изменение потенциала индикаторного электрода при измерении изменяющейся концентрации газового компонента приводит к изменению стацио- дд парного состояния катода, сопровождающемуся переходными электрохимическими процессами в датчике, являющимися причиной динамической погрешности измерения.A change in the potential of the indicator electrode when measuring a changing concentration of the gas component leads to a change in the stationary state of the cathode, which is accompanied by transient electrochemical processes in the sensor, which are the cause of the dynamic measurement error.
Цель изобретения - повышение точ- 3 ности регулирования потенциала катода в области потенциалов ионизации измеряемого газового компонента.The purpose of the invention - an increase accuracy 3 NOSTA cathode capacity regulation in the ionization potentials of the measured gas component.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения содер-5θ жания газового компонента в жидкой или газовой среде, содержащем гальванический датчик, состоящий из катода и анода, соединенный последовательно через источник внешнего напря-55 жения с регистрирующим прибором, внешняя цепь тока датчика соединена через цепь обратной связи со входом источника внешнего напряжения, выполненного регулируемым. 60This goal is achieved by the fact that in the device for measuring the content of the gas component in a liquid or gas medium containing a galvanic sensor consisting of a cathode and anode connected in series through an external voltage source to a recording device, an external sensor current circuit is connected through the feedback circuit with the input of the external voltage source, made adjustable. 60
На фиг. 1 изображена структурная схема „устройства для измерения концентрации газового компонента; на фиг. 2 - зависимости тока датчика от потенциалов. 65 где - сигнал коррекции.;In FIG. 1 shows a block diagram of a device for measuring the concentration of a gas component; in FIG. 2 - dependences of the sensor current on potentials. 65 where is the correction signal .;
Ιό “ ток датчика;Ιό “sensor current;
Rgx- сопротивление входа нагрузки (усилителя);Rg x is the resistance of the load input (amplifier);
Клс- коэффициент усиления усилителя 3;CL with - gain of the amplifier 3;
КОс- коэффициент обратной связи.To OS - feedback coefficient.
Источник 2 регулируемого напряжения, управляемый цепью 5 обратной связи, формирует свое выходное напряжение (фиг. 2)The adjustable voltage source 2, controlled by the feedback circuit 5, generates its output voltage (Fig. 2)
Ср = djpo+AUp, (6) где Цр0 - начальное значение регулируемого напряжения Up, задаваемое источником 2;Cp = djpo + AUp, (6) where Tsr 0 is the initial value of the regulated voltage Up, set by source 2;
&Up=KpUfc- изменение Up от сигнала& Up = KpU fc - change Up from the signal
- коррекции U^j- corrections U ^ j
Кр - коэффициент передачи источника 2 регулируемого напряжения по входу от цепи 5 обратной связи.Kr - the transfer coefficient of the source 2 of the regulated voltage at the input from the feedback circuit 5.
В результате решения уравнений (1) — (6) получают формулу зависимости потенциала индикаторного электрода if к от тока датчика I . (7) где Кд =K(jC‘K0C· Кр+1+ Si- - коэффициент М влияния тока датчика на потенциал катода;As a result of solving equations (1) - (6), we obtain the formula for the dependence of the potential of the indicator electrode if k on the sensor current I. (7) where Kd = K (j C 'K 0C · Кр + 1 + Si- is the coefficient M of the influence of the sensor current on the cathode potential;
R; - эквивалентное электрохимическое сопротивление датчика, обусловленноеR; - equivalent electrochemical resistance of the sensor due to
- перенапряжением электро-: да по току.- overvoltage electrical: yes current.
Цепь 5 обратной, связи должна иметь величину коэффициента обратной связи ιFeedback circuit 5, must have a feedback coefficient ι
КОс, близкую к Кос оптимальномуK OS , close to K OS optimal
1+ к _ _ ________“ ( о \ ос(опт) K\jc кр ’ ' ' тогда коэффициент влияния тока датчи-’ ка на потенциал катода имеет достаточно малую величину 0,01-0,1, что • обеспечивает уменьшение влияния тока датчика на потенциал катода не менее, чем в 10 раз. Например, при токе датчика 100 мкА, сопротивлении нагрузки 100 Ом и коэффициенте влияния тока на потенциал 0,05 величина отклонения потенциала катода ( составляет 0,5 мВ. Это соответствует уменьшению погрешности в измерении концентрации газового компонента по нелинейности с 1-5 до 0,1-0,5%.1+ to _ _ ________ “(o \ os (opt) K \ jc to p '''then the coefficient of influence of the sensor current on the cathode potential has a rather small value of 0.01-0.1, which • provides a decrease in the effect the sensor current to the cathode potential is not less than 10 times.For example, with a sensor current of 100 μA, a load resistance of 100 Ohms and a coefficient of the influence of current on the potential of 0.05, the value of the cathode potential deviation (is 0.5 mV. This corresponds to a decrease in the error in measuring the concentration of the gas component by nonlinearity from 1-5 to 0.1-0.5%.
Кроме того, такая малая величина изменения потенциала обеспечивает соответствующую стабильность состояния динамического равновесия электрохимических процессов на поверхности индикаторного электрода датчика при переменной концентрации измеряемого газового компонента среды и значительно снижает величину динамической погрешности измерения.In addition, such a small value of the potential change provides the corresponding stability of the state of dynamic equilibrium of electrochemical processes on the surface of the indicator electrode of the sensor at a variable concentration of the measured gas component of the medium and significantly reduces the value of the dynamic measurement error.
Влияние величины отклонения потенциала индикаторного электрода датчика на его динамическую погрешность в первом приближении можно характеризовать зависимостью постоянной времени датчика от величины изменения потенциала индикаторного электрода ( ,где V— диффузионная составляющая постоянной времени?The influence of the deviation of the potential of the indicator electrode of the sensor on its dynamic error in a first approximation can be characterized by the dependence of the time constant of the sensor on the magnitude of the change in the potential of the indicator electrode (, where V is the diffusion component of the time constant?
( ? = 5 - 30 с);(? = 5 - 30 s);
Z =Кц-4ф- электрохимическая составляю_ щая постоянной времени t ;Z = Кц-4ф- electrochemical component of the time constant t;
К„ - коэффициент зависимостй’постоянной времени С от 6 к 'K „- coefficient of dependence of the constant time C from 6 to '
Кя=0,3 с/мВ для нихром-катода; К||=0,75 с/мВ для Ад-катода. Например, уменьшение Aifk с 10 до 1 мВ понижает величину электрохими5 ческой составляющей постоянной времени с 3 до 0,3 с для нихром-катода и с 7,5 до 0,75 с для Ад-катода.Qa = 0.3 s / mV for the nichrome cathode; K || = 0.75 s / mV for the Ad cathode. For example, a decrease in Aif k from 10 to 1 mV lowers the value of the electrochemical component of the time constant from 3 to 0.3 s for the nichrome cathode and from 7.5 to 0.75 s for the Ad cathode.
Предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет на порядок IQ повысить точность регулирования потен· !циала катода, что снижает основную ^погрешность по нелинейности измерения концентрации газового компонента газовой или жидкой среды в 10 раз; <5 позволяет снизить в 5-10 раз динамическую погрешность, измерения; расширяет возможности применения в электрохимических датчиках в качестве электродов неблагородных металлов с узкой областью потенциалов ионизации газового компонента и область использования электрохимических датчиков для контроля и регулирования процессов в средах со сложной динамикой, с быстрыми изменениями концентрации 25 газового компонента, а также для измерения концентрации различных газовых компонентов газовой или жидкой Череды.The proposed device, in comparison with the known ones, makes it possible to increase the accuracy of controlling the cathode potential by an order of magnitude IQ, which reduces the main error by the nonlinearity of measuring the concentration of the gas component of a gas or liquid medium by 10 times; <5 allows to reduce by 5-10 times the dynamic error of measurement; expands the possibilities of using base metals in electrochemical sensors as electrodes with a narrow range of ionization potentials of the gas component and the field of use of electrochemical sensors for monitoring and regulating processes in environments with complex dynamics, with rapid changes in the concentration of 25 gas components, as well as for measuring the concentration of various gas components gas or liquid Series.
_л Формула изобретения_ l The claims
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792792453A SU981880A1 (en) | 1979-07-04 | 1979-07-04 | Device for measuring gas component content in liquid or gaseous medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792792453A SU981880A1 (en) | 1979-07-04 | 1979-07-04 | Device for measuring gas component content in liquid or gaseous medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU981880A1 true SU981880A1 (en) | 1982-12-15 |
Family
ID=20838990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792792453A SU981880A1 (en) | 1979-07-04 | 1979-07-04 | Device for measuring gas component content in liquid or gaseous medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU981880A1 (en) |
-
1979
- 1979-07-04 SU SU792792453A patent/SU981880A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4490678A (en) | Method of and an apparatus for measuring ion concentrations in solutions | |
US4391691A (en) | Temperature compensated polarographic oxygen gas sensor and sensing system, particularly for automotive application | |
CN108151919B (en) | Temperature drift compensation circuit and compensation method for pressure sensor | |
US4609453A (en) | Engine air/fuel ratio sensing device | |
US4045177A (en) | Apparatus for detecting combustible gases | |
US3609549A (en) | Corrosion-measuring device | |
US4152233A (en) | Apparatus for electrochemical gas detection and measurement | |
SU981880A1 (en) | Device for measuring gas component content in liquid or gaseous medium | |
CN105910726B (en) | A kind of hardware nonlinearity compensation method of platinum resistor temperature measuring | |
Valeker et al. | An IR compensator for nonaqueous polarography and amperometric titrations | |
Breyer et al. | Alternating current polarography of organic compounds. I. General introduction and theory | |
Garreau et al. | Resistance conpensation and faradaic instability in diffusion controlled processes | |
RU2374652C2 (en) | Method and device for stabilising molecular-electronic converter parametres | |
US3694734A (en) | Sensor instrumentation | |
US20120000796A1 (en) | Measurement Device and Method Utilizing the Same | |
CN209745864U (en) | Humidity measurement circuit with temperature compensation | |
SU800859A1 (en) | Electronic coulometer with controllable potential | |
SU128495A1 (en) | DC Electronic Measuring Amplifier | |
RU2627139C1 (en) | Scheme of the molecular- electronic inverter connection to the electronic plate | |
Coe et al. | A comparison of polarographic methods for detecting changes in respiratory rate in cell suspensions | |
SU661369A1 (en) | Differential voltage calibrator-voltmeter | |
SU601768A1 (en) | Method of controlling electrochemical transducer parameters | |
WO1991019973A1 (en) | IMPROVEMENTS IN OR RELATING TO GLASS pH ELECTRODES | |
SU1281523A1 (en) | Device for measuring pressure | |
SU898266A1 (en) | Device for measuring temperature fields |