Пристрій для вимірювання концентрації важких металів

Пристрій для вимірювання концентрації важких металів методом імпульсної інверсійної хроно 3 96375 3 рівні від 0,0005 мкг/см та одержувати послідовність цифрових значень сигналу для їх подальшої обробки системою управління. В основу запропонованого винаходу поставлена технічна задача, а саме зменшення мінімальної межі та скорочення часу вимірювання, що дозволить виконувати визначення концентрації важких металів у необхідному для практики діапа3 зоні (від 0,0005 до 5,0 мкг/см ) 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 допоміжний електроди, при цьому вихід вимірювального електрода з'єднаний через аналого-цифровий перетворювач (АЦП) з першим входом мікропроцесора, перший вихід якого з'єднаний через цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) 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 керування. 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 допоміжний 3 електроди. Вихід вимірювального електрода 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 керування. Вимірювання концентрації важких металів здійснюється методом імпульсної інверсійної хронопотенціометрії. За цим методом на вимірювальному електроді за допомогою індиферентного електрода спочатку здійснюється електрохімічне концентрування іонів металу із розчину, що визначається, а потім виконується вимірювання в часі потенціалів їх розчинення (інверсії) при заданому опору 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 роз 4 чині при постійних електрохімічних параметрах вимірювання. Пристрій працює наступним чином (див. фіг. 1, 2). По каналу зв'язку 8 мікропоцесор 7 приймає з системи управління параметри вимірювання: Uk потенціал концентрування; tk - час концентрування; U - 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 U; 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 електрода 2 через АЦП 4 послідовно надходить 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 U та циклічно передає значення (U1 + U) через ЦАП 6 на вимірювальний електрод 2 впродовж періоду часу t2. Після закінчення часу t2 мікропоцесор 7 відключає ЦАП 6 і повторює зчитування потенціалів інверсії та виконання імпульсів доти, 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 блока 5,7 - діаграма імпульсів, на графіку вихіднихпотенціалів U блока 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 3 0,0005 до 5,0 мкг/см ) 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 Г. Паяльніков 96375 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601