Пристрій виміру концентрації важких металів

Пристрій виміру концентрації важких металів методом імпульсної інверсійної хронопотенціометрії, який складається з електрохімічної комірки, де розміщено вимірювальний та індиферентний еле 3 лить виконувати визначення концентрації важких металів у необхідному для практики діапазоні (від 0,0005 до 5,0 мкг/см3) за більш короткий проміжок часу. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої вимірювання концентрації важких металів виконують методом імпульсної інверсійної хронопотенціометрії, при цьому прилад складається з електрохімічної комірки, де розміщено вимірювальний та індиферентний електроди, що підключені через схему попередньої обробки аналогового сигналу до системи управління, в схемі попередньої обробки аналогового сигналу вихід вимірювального електроду з'єднаний через АЦП (аналогоцифровий перетворювач) з першим входом мікропроцесора, перший вихід якого з'єднаний через ЦАП (цифро-аналоговий перетворювач) з першим входом набору каліброваних опорів, причому другий вихід мікропроцесора підключений до другого входу набору каліброваних опорів, вихід якого з'єднаний з вимірювальним електродом, а другий вхід мікропроцесора з'єднаний через канал зв'язку з системою управління. На Фіг.1, 2 відповідно, зображені принципіальна схема пристрою попередньої обробки сигналу, який одержують із електродів електрохімічної комірки, та часова діаграма. Пристрій вимірювання концентрації важких металів методом імпульсної інверсійної хронопотенціометрії складається із електрохімічної комірки 1, де розміщено вимірювальний 2 та індиферентний 3 електроди. Вихід вимірювального електроду 2 з'єднаний через АЦП 4 з першим входом мікропроцесора 7, перший вихід якого з'єднаний через ЦАП 6 з першим входом набору каліброваних опорів 5, причому другий вихід мікропроцесора 7 підключений до другого входу набору каліброваних опорів 5, вихід якого з'єднаний з вимірювальним електродом 2, а другий вхід мікропроцесора 7 з'єднаний через канал зв'язку 8 з системою управління. Вимірювання концентрації важких металів здійснюється методом імпульсної інверсійної хронопотенціометрії. За цим методом на вимірювальному електроді за допомогою індиферентного електроду спочатку здійснюється електрохімічне концентрування іонів металу із розчину, що визначається, а потім виконується вимірювання в часі потенціалів їх розчинення (інверсії) при заданому опорі окислювального ланцюга. Під час вимірювання інверсії на сигнал накладаються прямокутні імпульси з постійним приростом потенціалу та тривалістю у часі. Тривалість часу інверсії іонів металу є прямо пропорційна їх концентрації у розчині при постійних електрохімічних параметрах вимірювання. 56623 4 Пристрій працює наступним чином (див. Фіг.1, 2). По каналу зв'язку 8 мікропроцесор 7 приймає з системи управління параметри вимірювання: Uk потенціал концентрування; tk - час концентрування; ΔU - значення приросту потенціалу імпульсу (з позитивним або від'ємним знаком); t1 - період часу вимірювання потенціалів інверсії; t2 - період часу з накладеним на поточне значення потенціалу інверсії прямокутним імпульсом приросту ΔU; R - значення заданого опору окислювального ланцюга; U0 - потенціал закінчення вимірювання. Спочатку мікропроцесор 7 запускає режим концентрування. Для цього він подає на ЦАП 6 цифрове значення потенціалу концентрування Uk, його аналогове значення циклічно подається на вимірювальний електрод 2 впродовж періоду часу tk. Після закінчення часу tk мікропроцесор 7 передає на вхід набору каліброваних опорів 5 значення заданого опору окислювального ланцюга R та відключає ЦАП 6 - починається режим інверсії. Впродовж періоду часу t1 значення потенціалу інверсії із електроду 2 через АЦП 4 послідовно поступає на вхід мікропроцесора 7 та через канал зв'язку 8 передається в систему управління. Після закінчення періоду часу t1 мікропроцесор 7 добавляє до поточного значення потенціалу інверсії Ui значення зі знаком приросту потенціалу імпульсу AU та циклічно передає значення (U1+ΔU) через ЦАП 6 на вимірювальний електрод 2 впродовж періоду часу t2. Після закінчення часу t2 мікропроцесор 7 відключає ЦАП 6 і повторює зчитування потенціалів інверсії та виконання імпульсів до тих пір, поки поточне значення потенціалу інверсії Ui не стане більше ніж потенціал закінчення вимірювання U0. Часова діаграма, зображена на Фіг.2, ілюструє роботу основних блоків пристрою, зображених на Фіг.1 (на графіку вихідних потенціалів U блоку 5, 7 - діаграма імпульсів, на графіку вихідних потенціалів U блоку 4 - узагальнені значення сигналу інверсії). Позитивний ефект від використання запропонованого пристрою досягається за рахунок збільшення часу інверсії при виконанні вимірювань слідових значень концентрацій важких металів на 1520%, що дає можливість зменшити мінімальну межу концентрації іонів у електрохімічній комірці та зменшити час концентрування, а це дозволяє виконувати вимірювання концентрації важких металів в необхідних для практики діапазонах (від 0,0005 до 5,0 мкг/см3) за більш короткий проміжок часу. З описаного вище випливає, що запропонований пристрій може бути реалізовано за допомогою існуючих на даний час технічних засобів та методів. 5 Комп’ютерна верстка А. Рябко 56623 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601