Измерительные схемы экм анализаторов.

Z _X – полное сопротивление измерительной ячейки

С – емкость, которая находится в средней точке шкалы.

Обязательным условием работы является необходимость температурной компенсации.

- удельная электрическая проводимость

- у электролитов значительно больше, чем у проводников.

R_r – для температурной компенсации

R_Ш – шунтирующее сопротивление для комплексного условия наклона.

Четырехэлектродная ячейка.

С₁ и С₂ – роторы.

Переменное напряжение снимается с потенциальных электродов. Уравновешивание производится противофазным напряжением, снимаемым с вершин неравновесного моста.

Выходной сигнал моста может изменятся путем изменения напряжения питания этого моста (поворотом ротора). Для введения температурной поправки, одно из плеч моста выполнено в виде термометра – цепь следящего астатического уравновешивания. Ротором С₁ устанавливают ноль начала шкалы.

Низкочастотная безэлектродная кондуктометрия.

R _X – сопротивление раствора хлектролита

Датчик представляет собой кольцевую полосу из немагнитного и непроводящего ток материала. Образуется жидкостный виток, который является первичной обмоткой ТР₂ и вторичной ТР₁. ТР₂ – трансформатор тока.

где W₁ – число витков первичной обмотки

;

где А – постоянная ячейки

где К – размерный коэффициент

U_ПИТ = const – обязательное условие работы

Ч астота напряжения влияет на габариты трансформатора.

Все обмотки выполнены на одном железе, но W₂ и W₃ включены противофазно, по отношению к W₁. Вся мостовая схема предназначена для автоматической температурной компенсации.

- в разных участках шкалы надо вводить разный корректирующий сигнал.

- выходной сигнал = 0.

Высокочастотная безэлектродная кондуктометрия.

Диапазон частот напряжения питания от одного до нескольких сотен МГц. В зависимости от типа датчика различают емкостную и индуктивную кондуктометрию.

Полная проводимость ячеек состоит из активной и реактивной составляющей.

Активная составляющая обусловлена процессом миграции ионов под действием внешнего электрического поля.

Реактивная составляющая обусловлена явлением поляризации из-за смещения заряженных частиц.

Емкостные ячейки.

Взаимосвязь внешнего электрического поля осуществляется во всем объеме раствора. Миграция происходит в фазе с напряжением.

Различают несколько видов поляризации:

1. Э лектронная поляризация. Под действием внешнего электрического поля нарушаются орбиты электронов. Если устранить электрическое поле, то электроны возвращаются на исходные орбиты с временем релаксации 10^-16 – 10^-14 с – это мгновенная поляризация.

2. Дипольная поляризация. Диполи окружают положительно или отрицательно заряженные ионы растворов электролитов. Если внести раствор в высокочастотное поле, то диполи меняют свое положение в соответствии с зарядами на пластинах. Если убрать поле, то все приходит в исходное состояние с временем релаксации 10^-9 – 10^-7 с – это релаксационная поляризация.

Для вывода статической характеристики емкостного датчика используют ся эквивалентные электрические схемы.

Наибольшее распространение получила:

С₁ – емкость стенок датчика

С₂ – емкость, характеризующая диэлектрические свойства раствора электролита

R – активное сопротивление раствора

Для полной проводимости:

G – активная проводимость

В – реактивная проводимость

- контактная проводимость

Эта зависимость носит экстремальный характер.

Для измерения используют левый склон кривых. Его размеры от 10^-6 до 10^-3, т.е. емкостные датчики используют для низкоконцентрированных растворов электролитов.

Проанализируем В:

;

если , то

если , то

если , то и наоборот, графически это выглядит так: