Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



о о-, между собой электрическим клю-

чом 3, Полуэлемент представляет собой сосуд с раствором электролита, в который погружен металлический электрод. В одном полуэлементе находится раствор, концентрация которого измеряется, в другом - раствор с известной концентрацией. Электролитический ключ - это трубка, заполненная Рис. 4.56 раствором КС1 и закрытая с двух

сторон полупроницаемыми пробками из ваты или асбеста. ЭДС преобразователя Е, измеряемая между двумя электродами, определяется неизвестной концентрацией.

Большое значение имеет определение концентрации ионов водорода н* в растворах. Чистая дистиллированная вода, хотя и немного, но диссоциирована на ионы. Согласно закону действующих масс и вследствие малой диссоциации воды ионное произведение воды

(4.155)

где ajj+ и Aqjj--концентрация ионов н* и он", выраженные в моль/л.

Ионное произведение воды - величина постоянная, тфи 22 °С равная 10" Если в воде растворить кислоту, то гри диссоциации ее молекул концентрация ионов н* возрастает и, следовательно, уменьшается концентрация ионов он". Растворение оснований изменяет концентрации н* и он" противоположным образом. Концентрация ионов водорода характеризует кислотность раствора. Кислотность влияет на протекание многих химических реакций, и биохимических процессов. Единицей ее измерения служит водородный показатель

рН = - lgflj+.

(4.156)

В качестве примера в табл. 4.3 приведены величины рН для различных концентраций соляной кислоты и едкого натра.

Приборы, служащие для измерения водородного показателя, называются рН-метрами. Их первичными греобразователями служат гальванические преобразователи, в которых роль металла играет водород, роль металлических ионов - ионы Н*.

Типичным полуэлементом рН-метра является водородный электрод 1 на рис. 4.57. Он гредставляег собой стеклянный сосуд с электролитом, в который погружена пластинка, покрьпая мелкодисперсной платиной (платиновой чернью). Снизу на пластинку подается газообразный < водород. Он адсорбируется платиной и частично в виде ионов Н* переходит в раствор. Вследствие оставшихся на пластинке 194



Таблица 4.3. Таблица зависимости значагий рН ся концентрации растворов

Концентрация

Содержание

Раствор электролита

раствора.

ионов Н*.

моль/л

Концентрированная соляная

кислота НС1

Концентрированная соляная

10-*

кислота НС1

Разбавленная соляная

0,0001

10-*

кислота НС1

Чистая вода (найтральный

раствор)

10-*°

Разбавленная щелочь

0,0001

NaOH

Разбавленная щелочь

0,01

10-*

NaOH

-о f о-

"2

Рис. 4.57

электронов она имеет отрицательный потентшал относительно раствора. Для измерения кислотности использзтот два полуэлемента. Один долуэлемент 1 заполняется электролитом с известной концентрацией, другой 2 - электролитом, значение рН которого нужно измерить. Развиваемая между электродами разность потенциалов Е ощ)еделя-ется выражением

Е = СПп [(ад ч.) Ка*)о], (4.157)

где С - постоянная; Г - температура. К, (а +) - измеряемая концентрация ионов Н*;. (ад+)о - концентрация ионов Н* образцового раствора.



Если в качестве образцового используется раствор с нормальной концентрацией ионов Н* (1 г/л) и измерение производится при 18 °С, то разность потенциалов

£12 = 0,0581п(ац+) = -0,058рН. (4.158)

Водородный электрод позволяет измерять рН в пределах от О до 14 с высокой точностью. Однако через преобразователь необходимо нетферьшно пропускать газообразный водород. В настояшее время имеются стеклянный, хлорсеребряный и другие рН-метры, лишенные этого недостатка.

Измерение ЭДС гальванических преобразователей должно производиться гри минимальном токе, поскольку при гротекании тока гро-исходит электроддз и изменяется концентрация раствора в приэлект-родной области, что создает погрешность. Кроме того, гри гротека-нии тока происходит падение нагряжения на довольно большом внутреннем сопротивлении преобразователя, что также вносит погрешность в измерение ЭДС. ЭДС рНиетров измеряется либо электронными вольтметрами с большим входным сопротивлением, либо с помощью потенциометров с ручным или автоматическим уравновешиванием.

ЭДС гальванического преобразователя зависит от температуры. Для уменьшения погрешности автоматические рН-метры имеют термо-корректирующие цепи.

4.2.14. Датчики ГСП для измерения теплоэнергетических величин

Введшие. В рамках Государственной системы приборов (ГСП) для измерения теплоэнергетических величин (температуры, давления, расхода жидкости или газа, уровня жидкости и др.) разработан комплект датчиков, состоящих из двух модулей. Один из них преобразует измеряемую физическую величину в силу или перемещение, другой - згу промежуточную величину в унифицированный электрический сигнал постоянного тока.

Модуль, преобразующий измеряемую величину, может быть агре-гатно соединен с модулем, преобразующим силу или перемещение в унифицированный электрический сигнал. Первичный и вторичный модули образуют датчик.

Для преобразования промежуточной величины в унифицированный электрический сигнал наибольшее применение нашли электросиловой (с силовой компенсацией), дифференциально-трансформаторный и магштомодуляциснный датчики.

Дшчики ГСП с электросиловым гфеобразователем (с силовой компенсацией). Схема датчика приведена на рис. 458. Сила F, разви-196



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [63] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0177