Кондуктометрический метод

     На  рис.15 приведены типичные принципиальные схемы кондуктометров с контурньми измерительными схемами при работе

     Рис.15. принципиальные схемы высокочастотных  кондуктометров с контурными измерительными схемами при работе с параллельной (а) и последовательной (б) ЕИЯ с ЕИЯ. На схемах: ГВЧ - генератор высокой частоты; Ссв - емкость связи; g - эквивалентная активная проводимость колебательного контура;L- катушка индуктивности; Спк - конденсатор переменной емкости; Uвых1, Uвых2 - выходные напряжения. 

     Перед началом измерений контурные схемы настраивают конденсатором Спк, в резонанс при заполнении ЕИЯ средой с известным значением В этом случае кондуктометр пригоден к работе в качестве Z-метрического прибора. для реализации Q-метрического режима колебательные контуры необходимо настраивать в резонанс при каждом изменении измеряемого параметра .

     Аналитический вид СХ высокочастотных бесконтактных  кондуктометров в большинстве случаев  представляет собой сложные функциональные зависимости.

     В связи с этим в настоящее время  для решения задач анализа кондуктометров используют вычислительную технику, в основном цифровую (ЦВМ).

     На  рис.16 приведена схема высокочастотного кондуктометра с контурной измерительной  схемой при работе с погружной  ИИЯ. Напряжение от ГВЧ с частотой ω подается на мост, образованный конденсаторами Ссв, Ск, Сн и ИИЯ. Конденсатор Сн служит для компенсации индуктивности ИИЯ, а Ск - для уравновешивания моста при максимальной электрической проводи- мости раствора. Модуль разности напряжений в точках а и b подается на вход дифференциального усилителя постоянного тока. Цепь из резистора Rt и шунта Rш на выходе усилителя компенсирует погрешность от изменения температуры раствора.

     7. Интегральный метод измерения электрической проводимости

     При разработке кондуктометрических приборов практически всегда приходится решать вопросы исключения влияния температуры на показания приборов. Это объясняется, во-первых, значительным влиянием температуры на удельную электрическую проводимость, а во-вторых, сложностью и многообразием состава растворов. Правильность решения этой задачи во многом определяет достоверность показаний и точность кондуктометров. Термокомпенсацию осуществляют двумя методами: термостатированием ячейки и введением в измерительную схему прибора различных корректирующих цепей, которые приводят показания прибора к заданной температуре. Термостатирование — наиболее распространенный прием при лабораторных исследованиях, а применение корректирующих цепей (наиболее распространенный прием при автоматическом контроле) не обладает высокой точностью. Это объясняется в основном нелинейным влиянием температуры на удельную проводимость.

     Рис. 16.Принципиальная схема высокочастотного бесконтактного кондуктометра с  контурной измерительной схемой при работе с погружной ИИЯ

     Рис.17. Структурная схема кондуктометрического анализатора:

     1 - объект измерения; 2 - кондуктометр; З - измеритель температуры;

     4 - устройство переработки информации (УНИ); 6 - регистрирующее устройство

     Характерная особенность кондуктометрических  измерений - двухканальная передача информации об объекте измерения, поэтому структурную схему кондуктометрического анализатора можно представить в виде, показанном на рис.17.

     Поскольку одной из основных задач разработки средств автоматического контроля является повышение их точности, то алгоритм работы устройства переработки информации (УПИ) должен обеспечивать снижение уровня случайных шумов в выходном сигнале УПИ и исключение систематических погрешностей, в данном случае, обусловленных влиянием температуры на удельную электрическую проводимость. Этим требованиям удовлетворяет метод анализа электролитов по интегральному значению проводимости, который заключается в определении концентрации по величине функционала:

     Эта величина представляет собой площадь  под температурной кривой удельной электрической проводимости. При измерении S необходимо учитывать, что температура является неизвестной функцией, поэтому найдем дифференциал

     и, подставив выражения (25.9) в (25.8), получим

     Функционал (25.10) и определяет алгоритм работы УПИ, для реализации которого необходимо менять температуру от начального t0 до конечного tk значения и интегрировать в определенных пределах по температуре произведение скорости изменения температуры на электрическую проводимость. 

     Структурная схема автоматического кондуктометрического анализатора показана на рис. 18.

     Рис. 25.18. Структурная схема автоматического  анализатора:

     1 - измерительная ячейка(датчик); 2 - кондуктометр; 3- измеритель температуры; 4 - дифференциатор; 5 - множительное устройство; 6 - блок управления; 7 - интегратор; 8 - вычислительное устройство; 9 – вторичный прибор

     Процесс измерения происходит следующим  образом. После заполнения датчика .1 очередной порцией раствора включается нагреватель и после достижения температуры, соответствующей нижнему пределу (t0), блок управления 6 включает интегратор 7. Интегрирование происходит до температуры tк, после чего включается память кондуктометра 2, отключается вход интегратора и вторичный прибор 9 регистрирует концентрации компонентов, определяемые вычислительным устройством 8. Блок управления 6 отключает нагреватель, открывает клапан на трубе подачи анализируемого раствора, включает память вторичного прибора 9 и осуществляет сброс интегратора. Цикл повторяется.

     Основные  преимущества такого метода измерения — возможность анализа концентрации электролитов с существенно нелинейными зависимостями электрической проводимости, возможность анализа тройных смесей и бинарных электролитов с экстремальными концентрационными зависимостями проводимости, высокая точность измерения, поскольку в измерительной схеме прибора отсутствует узел температурной компенсации, а интегратор снижает уровень случайных шумов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература

1. Худякова Т. А., Крешков А. П., Теория и практика кондуктометрического и хронокондуктометрического анализа, М., 1976;
2. Лопатин Б. А., Высокочастотное титрование с многозвенными ячейками, М., 1980;
3. Грилихес М.С., Филановский Б. К., Контактная кондуктометрия, Л., 1980. 
4. http://ru.wikipedia.org/
5. http://www.novedu.ru/