[go: up one dir, main page]

RU2423689C2 - Method and device for determining concentration of hydrogen ions - Google Patents

Method and device for determining concentration of hydrogen ions Download PDF

Info

Publication number
RU2423689C2
RU2423689C2 RU2009128283/28A RU2009128283A RU2423689C2 RU 2423689 C2 RU2423689 C2 RU 2423689C2 RU 2009128283/28 A RU2009128283/28 A RU 2009128283/28A RU 2009128283 A RU2009128283 A RU 2009128283A RU 2423689 C2 RU2423689 C2 RU 2423689C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
threshold value
medium
amplitude
measurement cycle
measurement
Prior art date
Application number
RU2009128283/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Сергеевна Соколова (RU)
Татьяна Сергеевна Соколова
Ольга Сергеевна Стебенькова (RU)
Ольга Сергеевна Стебенькова
Евгений Иванович Глинкин (RU)
Евгений Иванович Глинкин
Наталия Львовна Шалаева (RU)
Наталия Львовна Шалаева
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" filed Critical Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ"
Priority to RU2009128283/28A priority Critical patent/RU2423689C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423689C2 publication Critical patent/RU2423689C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of determining concentration of hydrogen ions by using electrodes with high internal resistance to measure electrical parameters of the analysed medium from the steady-state potential of the measured signal, which corresponds to the physical and chemical composition of the medium, which is formed from dynamic potential difference between the measuring and comparison electrodes of a measuring cell and recorded on the time interval between the beginning of measuring and achieving the upper threshold value in each measurement cycle. The beginning of the measurement cycle is marked by the amplitude of the measured signal reaching the level of the lower threshold value after forced discharge when the amplitude reaches the upper threshold value at the end of the previous measurement cycle. Reference medium with standardised electrical parameters which are also recorded on the test time interval from the beginning of measurement until achieving the upper threshold value in each test measurement cycle is introduced. The beginning of the test measurement cycle is marked by the amplitude of the measured signal reaching the level of the lower threshold value after forced discharge when the amplitude reaches the upper threshold value at the end of the previous test measurement cycle. The time constant of the analysed medium is determined from the ratio of time intervals of the analysed and reference media. The discrepancy is minimised through adaptation of the standardised time constant of the analysed medium through successive approximation, and the approximation result is identified as the real value of the steady-state potential of the analysed medium which is proportional to the unknown concentration.
EFFECT: high accuracy by reducing dynamic and systematic error.
2 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению концентрации ионов водорода pH.The present invention relates to measuring technique, in particular to measuring the concentration of hydrogen ions pH.

Известен способ [см. а.с. №1599752 (СССР), кл. G01N 27/416, БИ № от 15.10.90], заключающийся в измерении потенциала между электродами с высоким внутренним сопротивлением. Для этого вход измерительной схемы запирают напряжением смещения и на него подают сумму линейно изменяющегося напряжения и измеряемого сигнала, а величину измеряемого сигнала определяют по интервалу времени от начала линейного изменения напряжения до достижения суммой напряжений значения отпирания схемы. Устройство, реализующее этот способ, включает измерительную ячейку, соединенную с входом усилителя, вычислитель, вход которого подключен к выходу усилителя, а выходы - к счетчику и генератору линейно изменяющегося напряжения, выходы генератора и источника смещения соединены с входом измерительной ячейки.The known method [see A.S. No. 1599752 (USSR), class G01N 27/416, BI No. 15.10.90], which consists in measuring the potential between electrodes with high internal resistance. To do this, the input of the measuring circuit is locked with a bias voltage and the sum of a linearly varying voltage and the measured signal is fed to it, and the measured signal is determined by the time interval from the beginning of the linear voltage change until the sum of the voltages reaches the unlocking value of the circuit. A device that implements this method includes a measuring cell connected to the input of the amplifier, a computer whose input is connected to the output of the amplifier, and the outputs are connected to a counter and a ramp generator, the outputs of the generator and the bias source are connected to the input of the measuring cell.

Недостатками этих решений являются низкая точность измерений, вызванная параметрическим дрейфом измерительного электрода, инерционность измерительного электрода и узкий диапазон измерений, связанный с фиксированным пороговым значением.The disadvantages of these solutions are the low accuracy of the measurements caused by the parametric drift of the measuring electrode, the inertia of the measuring electrode and the narrow measurement range associated with a fixed threshold value.

Существует способ определения концентрации ионов водорода [см. патент №2167416 (РФ) кл. G01N 27/416, БИ №14 от 20.05.2001 г.] за счет измерения электродами с высоким внутренним сопротивлением электрических параметров среды по установившемуся потенциалу измеряемого сигнала, соответствующего физико-химическому составу среды. Сигнал регистрируют по интервалу времени от начала измерения до достижения порогового значения в каждом цикле. При этом измеряемый сигнал формируют из динамической разности потенциалов между измерительным и сравнительным электродами измерительной ячейки за счет накопления ионов на измерительном электроде. Начало цикла организуют после обнуления измеряемого сигнала в момент достижения его амплитуды порогового значения в конце предыдущего цикла. Устройство по способу состоит из измерительной ячейки, усилителя и вычислителя, аналого-цифрового преобразователя и коммутатора, связывающего выход измерительной ячейки с входом усилителя. Выход усилителя через аналого-цифровой преобразователь по шине данных соединен с вычислителем, выполненным на базе персонального компьютера, который по шине управления соединен с управляющим входом коммутатора.There is a method for determining the concentration of hydrogen ions [see Patent No. 2164416 (RF) G01N 27/416, BI No. 14 of 05.20.2001] due to the measurement by electrodes with high internal resistance of the electrical parameters of the medium by the steady-state potential of the measured signal corresponding to the physicochemical composition of the medium. The signal is recorded over the time interval from the beginning of the measurement to the achievement of the threshold value in each cycle. In this case, the measured signal is formed from the dynamic potential difference between the measuring and comparative electrodes of the measuring cell due to the accumulation of ions on the measuring electrode. The beginning of the cycle is organized after zeroing the measured signal at the moment of reaching its amplitude threshold value at the end of the previous cycle. The device according to the method consists of a measuring cell, an amplifier and a computer, an analog-to-digital converter and a switch connecting the output of the measuring cell with the input of the amplifier. The output of the amplifier through an analog-to-digital converter via a data bus is connected to a computer made on the basis of a personal computer, which is connected to the control input of the switch via a control bus.

Недостатками этих способа и устройства являются низкая точность измерений за счет остаточного потенциала на измерительных электродах после обнуления.The disadvantages of this method and device are the low accuracy of the measurements due to the residual potential on the measuring electrodes after zeroing.

За прототип принят способ и устройство определения концентрации ионов водорода [см. патент №2316761 (РФ), МПК G01N 27/416, БИ №4 от 10.02.2008 г.] за счет измерения электродами с высоким внутренним сопротивлением электрических параметров среды по установившемуся потенциалу измеряемого сигнала, соответствующему физико-химическому составу среды, который формируют из динамической разности потенциалов между измерительным и сравнительным электродами измерительной ячейки за счет накопления ионов на измерительном электроде, и регистрируют по интервалу времени от начала измерения до достижения верхнего порогового значения в каждом цикле измерения. Начало цикла измерения организуют за счет достижения амплитуды измеряемого сигнала уровня нижнего порогового значения после принудительного разряда в момент достижения его амплитуды верхнего порогового значения в конце предыдущего цикла измерения. Устройство для определения концентрации ионов водорода, состоящее из последовательно включенных измерительной ячейки, коммутатора и усилителя, а также вычислителя, цифроаналогового преобразователя и компаратора, информационный вход которого соединен с выходом усилителя, нормирующий вход - через цифроаналоговый преобразователь с выходом вычислителя, а выход компаратора объединен с управляющим входом коммутатора и информационным входом вычислителя.The prototype adopted a method and device for determining the concentration of hydrogen ions [see patent No. 2316761 (RF), IPC G01N 27/416, BI No. 4 of 02/10/2008] by measuring with electrodes with high internal resistance the electrical parameters of the medium by the steady-state potential of the measured signal, corresponding to the physicochemical composition of the medium, which is formed from dynamic potential difference between the measuring and comparative electrodes of the measuring cell due to the accumulation of ions on the measuring electrode, and is recorded by the time interval from the start of measurement to reaching the upper threshold value in each cycle e measurements. The beginning of the measurement cycle is organized by achieving the amplitude of the measured signal level of the lower threshold value after the forced discharge at the time of reaching the amplitude of the upper threshold value at the end of the previous measurement cycle. A device for determining the concentration of hydrogen ions, consisting of a series-connected measuring cell, a switch and an amplifier, as well as a calculator, a digital-to-analog converter and a comparator, the information input of which is connected to the output of the amplifier, the normalizing input is through a digital-to-analog converter with the output of the calculator, and the output of the comparator is combined with the control input of the switch and the information input of the computer.

Недостатком прототипа является относительно низкая точность измерений из-за отсутствия нормированной меры отсчета длительности импульса, регламентируемой образцовой средой с известными свойствами, что приводит к динамической и методической погрешности.The disadvantage of the prototype is the relatively low accuracy of the measurements due to the lack of a standardized measure of the pulse duration, regulated by a model environment with known properties, which leads to a dynamic and methodological error.

Технической задачей способа является повышение точности за счет снижения динамической и методической погрешности.The technical task of the method is to increase accuracy by reducing the dynamic and methodological error.

Поставленная техническая задача достигается тем, что:The technical task is achieved in that:

1. В способе определения концентрации ионов водорода за счет измерения электродами с высоким внутренним сопротивлением электрических параметров исследуемой среды по установившемуся потенциалу измеряемого сигнала, соответствующему физико-химическому составу среды, который формируют из динамической разности потенциалов между измерительным и сравнительным электродами измерительной ячейки за счет накопления ионов на измерительном электроде, и регистрируют по интервалу времени от начала измерения до достижения верхнего порогового значения в каждом цикле измерения, начало цикла измерения организуют за счет достижения амплитуды измеряемого сигнала уровня нижнего порогового значения после принудительного разряда в момент достижения его амплитуды верхнего порогового значения в конце предыдущего цикла измерения, в отличие от прототипа вводят образцовую среду с нормированными электрическими параметрами, а именно постоянной времени и установившимся потенциалом, которые также регистрируют по тестовому интервалу времени от начала измерения до достижения верхнего порогового значения в каждом цикле тестового измерения, начало цикла тестового измерения организуют за счет достижения амплитуды измеряемого сигнала уровня нижнего порогового значения после принудительного разряда в момент достижения его амплитуды верхнего порогового значения в конце предыдущего цикла тестового измерения, определяют постоянную времени исследуемой среды по отношению интервалов времени исследуемой и образцовой сред, невязку минимизируют адаптацией нормированной постоянной времени исследуемой среды последовательным приближением, точность которого оценивают по погрешности между потенциалами, определяемыми на каждом шаге приближения до достижения нормированной погрешности, а результат приближения идентифицируют как действительное значение установившегося потенциала исследуемой среды, пропорциональное искомой концентрации.1. In the method for determining the concentration of hydrogen ions by measuring electrodes with high internal resistance of the electrical parameters of the medium under study by the steady-state potential of the measured signal, corresponding to the physicochemical composition of the medium, which is formed from the dynamic potential difference between the measuring and comparative electrodes of the measuring cell due to the accumulation of ions on the measuring electrode, and register the time interval from the start of measurement to reaching the upper threshold value In each measurement cycle, the beginning of the measurement cycle is organized by achieving the amplitude of the measured signal of the lower threshold value level after a forced discharge at the moment of reaching the amplitude of the upper threshold value at the end of the previous measurement cycle, in contrast to the prototype, a model medium with normalized electrical parameters is introduced, and namely, the time constant and steady-state potential, which are also recorded by the test time interval from the start of measurement to reaching the upper pore of the test value in each cycle of the test measurement, the beginning of the test measurement cycle is organized by achieving the amplitude of the measured signal of the lower threshold value level after a forced discharge at the moment of reaching the amplitude of the upper threshold value at the end of the previous test measurement cycle, determine the time constant of the medium under study in relation to time intervals of the studied and reference environments, the residual is minimized by adaptation of the normalized time constant of the studied environment by sequential an approximation whose accuracy is estimated by the error between the potentials determined at each step of approximation until a normalized error is achieved, and the result of the approximation is identified as the actual value of the steady-state potential of the medium under study, proportional to the desired concentration.

2. В устройство для определения концентрации ионов водорода, состоящее из последовательно включенных измерительной ячейки, коммутатора и усилителя, а также компьютера, в отличие от прототипа введен формирователь импульсов, связывающий выход усилителя с тактовым входом компьютера, шина управления которого соединена с управляющим выходом коммутатора.2. In the device for determining the concentration of hydrogen ions, consisting of a series-connected measuring cell, switch and amplifier, as well as a computer, in contrast to the prototype, a pulse shaper is introduced that connects the amplifier output to the clock input of the computer, the control bus of which is connected to the control output of the switch.

Сущность предлагаемого способа поясняет фиг.1.The essence of the proposed method is illustrated in figure 1.

Определение концентрации ионов водорода осуществляют электродами с высоким внутренним сопротивлением электрических параметров исследуемой среды по установившемуся потенциалу измеряемого сигнала, соответствующему физико-химическому составу среды. Измеряемый сигнал определяют из динамической разности потенциалов U между измерительным и сравнительным электродами за счет накопления ионов на измерительном электроде. Установившийся потенциал EpH регистрируют по интервалу времени τ в каждом цикле измерения от момента равенства измеряемого сигнала U нижнему пороговому значению U01 до его достижения верхнего порогового значения U02. При этом начало нового цикла измерения организуют после принудительного разряда в момент достижения его амплитуды U верхнего порогового значения U02 в конце предыдущего цикла измерения.The determination of the concentration of hydrogen ions is carried out by electrodes with high internal resistance of the electrical parameters of the medium under study by the steady-state potential of the measured signal, corresponding to the physicochemical composition of the medium. The measured signal is determined from the dynamic potential difference U between the measuring and comparative electrodes due to the accumulation of ions on the measuring electrode. The steady-state potential E pH is recorded by the time interval τ in each measurement cycle from the moment the measured signal U is equal to the lower threshold value U 01 until it reaches the upper threshold value U 02 . At the same time, the beginning of a new measurement cycle is organized after a forced discharge at the moment when its amplitude U reaches the upper threshold value U 02 at the end of the previous measurement cycle.

Интервал времени τ цикла измерения (фиг.1) определяют по длительности импульсов τ1 и τ2, описываемые выражениями:The time interval τ of the measurement cycle (figure 1) is determined by the pulse durations τ 1 and τ 2 described by the expressions:

Figure 00000001
Figure 00000001

где τ1 - длительность импульса для нижнего порога, τ2 - длительность импульса для верхнего порога, Т - постоянная времени, Е - максимальное значение ЭДС, соответствующее определяемому значению pH.where τ 1 is the pulse duration for the lower threshold, τ 2 is the pulse duration for the upper threshold, T is the time constant, E is the maximum EMF value corresponding to the determined pH value.

Интервал времени τ находится как разность длительности импульсов для верхнего и нижнего порогаThe time interval τ is found as the difference between the pulse durations for the upper and lower threshold

Figure 00000002
Figure 00000002

для исследуемой среды будет рассчитываться как:for the studied environment will be calculated as:

Figure 00000003
Figure 00000003

Для нахождения информативных параметров T и E вводят образцовую среду (фиг.1) с нормированными электрическими параметрами Т0 и Е0. Сопоставим интервалы времени исследуемой τ и образцовой τ0 сред, для этого составим систему уравнений, используя формулу (3).To find informative parameters T and E, a model medium is introduced (Fig. 1) with normalized electrical parameters T 0 and E 0 . We compare the time intervals of the studied τ and reference τ 0 media; for this, we compose a system of equations using formula (3).

Figure 00000004
Figure 00000004

Найдем отношение d интервалов времени исследуемой и образцовой средWe find the ratio of d time intervals of the investigated and reference environments

Figure 00000005
Figure 00000005

по которой оценивают невязку р как отношение постоянных времени Т0/Т с учетом нормированной функции η измеренияby which the residual p is estimated as the ratio of time constants T 0 / T, taking into account the normalized measurement function η

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

т.к. d=р·η.because d = p · η.

Информативный параметр T определяют последовательным приближением нормированной постоянной времени Т0 с шагом ΔTi до действительного значения Т* исследуемой средыThe informative parameter T is determined by successive approximation of the normalized time constant T 0 with a step ΔT i to the actual value T * of the medium under study

Figure 00000007
Figure 00000007

в каждом цикле итерации.in each iteration loop.

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

Неувязку р минимизируют адаптацией нормированной постоянной времени Т исследуемой среды последовательным приближением. Точность приближения р через отношение d оценивают по погрешности εi между потенциалами Ei, определяемыми на каждом шаге i-го приближения до достижения нормированной погрешности:The problem p is minimized by adapting the normalized time constant T of the medium under study by a successive approximation. The accuracy of the approximation p through the ratio d is estimated by the error ε i between the potentials E i determined at each step of the i-th approximation until the normalized error is reached:

Figure 00000009
Figure 00000009

где параметр Ei рассчитывается как:where the parameter E i is calculated as:

Figure 00000010
Figure 00000010

Результат приближения идентифицируют как действительное значение установившегося потенциала Ei=EpH исследуемой среды, пропорциональное искомой концентрации pH:The result of the approximation is identified as the actual value of the steady-state potential E i = E pH of the test medium, proportional to the desired pH concentration:

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где pHu и Eu - координаты изопотенциальной точки электродной системы; S0 - чувствительность электродной системы при 0°С; α - температурный коэффициент чувствительности; t - температура исследуемого раствора.where pH u and E u are the coordinates of the isopotential point of the electrode system; S 0 - sensitivity of the electrode system at 0 ° C; α is the temperature coefficient of sensitivity; t is the temperature of the test solution.

На фиг.2 приведена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа.Figure 2 shows the structural diagram of a device for implementing the proposed method.

Структурная схема микропроцессорного pH-метра включает: измерительную ячейку 1, коммутатор 2, усилитель 3, формирователь импульсов 4, персональный компьютер (ПК) 5.The structural diagram of a microprocessor pH meter includes: measuring cell 1, switch 2, amplifier 3, pulse shaper 4, personal computer (PC) 5.

В качестве измерительной ячейки 1 используются стандартные высокоомные стеклянные pH электроды.As measuring cell 1, standard high-resistance glass pH electrodes are used.

Коммутатор 2 выполняет роль аналогового ключа напряжений и служит для коммутации измерительной ячейки 1.Switch 2 acts as an analog voltage switch and serves to switch the measuring cell 1.

Усилитель 3 предназначен для усиления ЭДС, поступающей с измерительной ячейки 1, до нормированных уровней U01, U02 формирователя импульсов 4.The amplifier 3 is designed to amplify the EMF coming from the measuring cell 1 to the normalized levels U 01 , U 02 of the pulse shaper 4.

Формирователь импульсов 4 формирует импульсный сигнал, определяемый нулевым и единичным порогами переключения U0, U1, зависящий от уровня ЭДС измерительной ячейки 1, а также управляет переключением коммутатора 2 через ПК 5.The pulse shaper 4 generates a pulse signal determined by the zero and single switching thresholds U 0 , U 1 , depending on the EMF level of the measuring cell 1, and also controls the switching of the switch 2 through PC 5.

ПК 5 предназначен для измерения и преобразования в код N длительности τ импульса формирователя импульсов 4 с последующим определением концентрации pH ионов водорода по заданному алгоритму.PC 5 is designed to measure and convert into code N the duration τ of the pulse of the pulse shaper 4 with subsequent determination of the concentration of pH of hydrogen ions according to a given algorithm.

Работа устройства заключается в следующем.The operation of the device is as follows.

Электроды измерительной ячейки 1 с высоким внутренним сопротивлением помещают в анализируемую жидкость. В исходном состоянии измерительная ячейка 1 имеет нулевой потенциал (фиг.3, а), коммутатор 2 открыт. ПК 5 устанавливает на нормирующем входе формирователя импульсов 4 нижний порог U01 измерения, при достижении уровня сигнала U этого порога U01=U начинается цикл измерения, а ПК 5 устанавливает верхний порог U02 измерения. При равенстве уровня сигнала верхнему порогу U=U02 измерение заканчивается, формирователь импульсов 4 переключает через ПК 5 коммутатор 2 в положение принудительного разряда, а ПК 5 формирует на выходе нижний порог U01 измерения. Длительность разряда регламентирована временем переключения формирователя импульсов 4 из единичного состояния U1 в нулевое U0 (фиг.3, b), выполненного, например, на логическом элементе. Цикл измерения повторяется.The electrodes of the measuring cell 1 with high internal resistance are placed in the analyzed liquid. In the initial state, the measuring cell 1 has zero potential (Fig.3, a), the switch 2 is open. PC 5 sets the lower measurement threshold U 01 at the normalizing input of the pulse former 4, when the signal level U of this threshold U 01 = U is reached, the measurement cycle starts, and PC 5 sets the upper measurement threshold U 02 . If the signal level is equal to the upper threshold U = U 02, the measurement ends, the pulse shaper 4 switches the switch 2 through the PC 5 to the forced discharge position, and the PC 5 generates a lower measurement threshold U 01 at the output. The duration of the discharge is regulated by the switching time of the pulse shaper 4 from a single state U 1 to zero U 0 (Fig. 3, b), performed, for example, on a logic element. The measurement cycle is repeated.

Докажем метрологическую эффективность предлагаемого способа относительно прототипа по методической и динамической погрешности.Let us prove the metrological effectiveness of the proposed method relative to the prototype according to the methodological and dynamic error.

По найденным параметрам Ei и T* строим моделируемую кривую U* (фиг.4, 1):Based on the found parameters E i and T * we build a simulated curve U * (Fig. 4, 1):

Figure 00000012
Figure 00000012

Оценим динамическую погрешность (фиг.5) моделированной кривой от исследуемой (фиг.4, 2) по формуле:We estimate the dynamic error (figure 5) of the simulated curve from the studied (figure 4, 2) by the formula:

Figure 00000013
Figure 00000013

В данном способе за счет использования образцовой среды повышается точность измерений, а именно снижается нединамическая погрешность до 10-3%.In this method, through the use of a reference medium, the accuracy of measurements is increased, namely, the non-dynamic error is reduced to 10 -3 %.

Для доказательства снижения методической погрешности рассчитаем информативный параметр Ер прототипа по формуле (3), т.е. без учета образцовой среды.To prove the reduction of the methodological error, we calculate the informative parameter E p of the prototype according to the formula (3), i.e. excluding exemplary environment.

Figure 00000014
Figure 00000014

Предположим, что постоянная времени Tp без использования образцовой среды находится в пределахAssume that the time constant T p without using the reference medium is within

Figure 00000015
Figure 00000015

Оценим методическую погрешностьWe estimate the methodological error

Figure 00000016
Figure 00000016

Данные, полученные в ходе вычислений выражения (13), оформим в виде таблицы.The data obtained during the calculation of expression (13), we will issue in the form of a table.

ТаблицаTable Методическая погрешностьMethodical error Tp T p Т*-ΔTT * -ΔT T* T * Т*+ΔTT * + ΔT Up U p 0,2850.285 0,3410.341 0,3090,309 γ, %γ,% 1616 00 99

В итоге вычислений разброс погрешности определения кислотности для ΔT=0,1 составляет 9-16%.As a result of the calculations, the spread of the error in determining the acidity for ΔT = 0.1 is 9-16%.

Таким образом, введение образцовой среды с нормированными электрическими параметрами в предлагаемом способе, а также формирователя импульсов в устройстве позволяют на 9-16% повысить точность предлагаемых решений по отношению к прототипу.Thus, the introduction of an exemplary environment with normalized electrical parameters in the proposed method, as well as a pulse shaper in the device allow to increase the accuracy of the proposed solutions by 9-16% with respect to the prototype.

Claims (2)

1. Способ определения концентрации ионов водорода за счет измерения электродами с высоким внутренним сопротивлением электрических параметров исследуемой среды по установившемуся потенциалу измеряемого сигнала, соответствующему физико-химическому составу среды, который формируют из динамической разности потенциалов между измерительным и сравнительным электродами измерительной ячейки за счет накопления ионов на измерительном электроде, и регистрируют по интервалу времени от начала измерения до достижения верхнего порогового значения в каждом цикле измерения, начало цикла измерения организуют за счет достижения амплитуды измеряемого сигнала уровня нижнего порогового значения после принудительного разряда в момент достижения его амплитуды верхнего порогового значения в конце предыдущего цикла измерения, отличающийся тем, что вводят образцовую среду с нормированными электрическими параметрами, а именно постоянной времени и установившемся потенциалом, которые также регистрируют по тестовому интервалу времени от начала измерения до достижения верхнего порогового значения в каждом цикле тестового измерения, начало цикла тестового измерения организуют за счет достижения амплитуды измеряемого сигнала уровня нижнего порогового значения после принудительного разряда в момент достижения его амплитуды верхнего порогового значения в конце предыдущего цикла тестового измерения, определяют постоянную времени исследуемой среды по отношению интервалов времени исследуемой и образцовой сред, невязку минимизируют адаптацией нормированной постоянной времени исследуемой среды последовательным приближением, точность которого оценивают по погрешности между потенциалами, определяемыми на каждом шаге приближения до достижения нормированной погрешности, а результат приближения идентифицируют как действительное значение установившегося потенциала исследуемой среды, пропорциональное искомой концентрации.1. The method of determining the concentration of hydrogen ions by measuring electrodes with high internal resistance of the electrical parameters of the medium under study by the steady-state potential of the measured signal corresponding to the physicochemical composition of the medium, which is formed from the dynamic potential difference between the measuring and comparative electrodes of the measuring cell due to the accumulation of ions on measuring electrode, and register the time interval from the start of measurement to reaching the upper threshold value In each measurement cycle, the beginning of the measurement cycle is organized by achieving the amplitude of the measured signal of the lower threshold value level after a forced discharge at the moment of reaching the amplitude of the upper threshold value at the end of the previous measurement cycle, characterized in that a sample medium with normalized electrical parameters is introduced, and namely, the time constant and steady-state potential, which are also recorded by the test time interval from the start of measurement to reaching the upper threshold the value in each cycle of the test measurement, the beginning of the cycle of the test measurement is organized by achieving the amplitude of the measured signal level of the lower threshold value after the forced discharge at the time of reaching the amplitude of the upper threshold value at the end of the previous cycle of the test measurement, determine the time constant of the medium under study in relation to time intervals of the studied and reference environments, the residual is minimized by adaptation of the normalized time constant of the studied environment sequential at lizheniem whose accuracy is evaluated by the error between the potentials determined at each step, until the normalized approximation error and approximation result is identified as actual value of the steady-capacity medium under investigation proportional to the desired concentration. 2. Устройство для определения концентрации ионов водорода, состоящее из последовательно включенных измерительной ячейки, коммутатора и усилителя, а также компьютера, отличающееся тем, что введен формирователь импульсов, связывающий выход усилителя с тактовым входом компьютера, шина управления которого соединена с управляющим выходом коммутатора. 2. A device for determining the concentration of hydrogen ions, consisting of a series-connected measuring cell, switch and amplifier, as well as a computer, characterized in that a pulse shaper is introduced that connects the amplifier output to the clock input of the computer, the control bus of which is connected to the control output of the switch.
RU2009128283/28A 2009-07-21 2009-07-21 Method and device for determining concentration of hydrogen ions RU2423689C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128283/28A RU2423689C2 (en) 2009-07-21 2009-07-21 Method and device for determining concentration of hydrogen ions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128283/28A RU2423689C2 (en) 2009-07-21 2009-07-21 Method and device for determining concentration of hydrogen ions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2423689C2 true RU2423689C2 (en) 2011-07-10

Family

ID=44740508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009128283/28A RU2423689C2 (en) 2009-07-21 2009-07-21 Method and device for determining concentration of hydrogen ions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2423689C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466385C1 (en) * 2011-07-25 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ Method of determining concentration of hydrogen ions

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1599752A1 (en) * 1987-08-05 1990-10-15 Опытное Производство Института Биологии Южных Морей Ан Усср Method and apparatus for measuring chemical composition of medium
US5081420A (en) * 1990-06-22 1992-01-14 Fullenwider Malcolm A Method and apparatus for measuring hydrogen ion concentration and activity in an electrolyte
RU2167416C2 (en) * 1999-04-07 2001-05-20 Тамбовский государственный технический университет Method and device for determining hydrogen ion concentration
RU2316761C1 (en) * 2006-07-18 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") Method and device for determining concentration of hydrogen ions
RU84988U1 (en) * 2009-03-03 2009-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический Центр "ТАТА"-ООО НТЦ "ТАТА" HYDROGEN CONCENTRATION METER

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1599752A1 (en) * 1987-08-05 1990-10-15 Опытное Производство Института Биологии Южных Морей Ан Усср Method and apparatus for measuring chemical composition of medium
US5081420A (en) * 1990-06-22 1992-01-14 Fullenwider Malcolm A Method and apparatus for measuring hydrogen ion concentration and activity in an electrolyte
RU2167416C2 (en) * 1999-04-07 2001-05-20 Тамбовский государственный технический университет Method and device for determining hydrogen ion concentration
RU2316761C1 (en) * 2006-07-18 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") Method and device for determining concentration of hydrogen ions
RU84988U1 (en) * 2009-03-03 2009-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический Центр "ТАТА"-ООО НТЦ "ТАТА" HYDROGEN CONCENTRATION METER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466385C1 (en) * 2011-07-25 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ Method of determining concentration of hydrogen ions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Czaja Time-domain measurement methods for R, L and C sensors based on a versatile direct sensor-to-microcontroller interface circuit
Depari et al. Fast, versatile, and low-cost interface circuit for electrochemical and resistive gas sensor
US20100212395A1 (en) Instrument Docking Station with Non-Destructive Sensor Analysis Capabilities
US11619607B2 (en) Diagnostic waveform generator for a sensor
US9546976B2 (en) Method and apparatus for measurement of the oxygen content or the oxygen partial pressure in a measurement gas
Addabbo et al. Versatile measurement system for the characterization of gas sensing materials
Vasilevskyi et al. Methods for Constructing High-precision Potentiometric Measuring Instruments of Ion Activity
JP6589139B2 (en) Electrochemical measurement method and electrochemical measurement apparatus
RU2423689C2 (en) Method and device for determining concentration of hydrogen ions
Czaja A microcontroller system for measurement of three independent components in impedance sensors using a single square pulse
Sordoń et al. Voltammetric determination of caffeic, syringic and vanillic acids taking into account uncertainties in both axes
ES3031801T3 (en) Method and device for operating a gas sensor
RU2316761C1 (en) Method and device for determining concentration of hydrogen ions
Fischer et al. Detection of NO by pulsed polarization of Pt I YSZ
Singh et al. Performance evaluation of dual-slope digitizer for self-heating compensation in resistive sensor
RU2167416C2 (en) Method and device for determining hydrogen ion concentration
KR20250079184A (en) Sensor comprising a measuring circuit for determining resistance and capacitance of environmental conditions and method of operating such sensor
RU2240546C1 (en) Method of determining moisture of capillary-porous materials
Ghani et al. Evaluation of Portable Potentiostats for Electrochemical Measurements: Voltammetry and Impedance Spectroscopy
ES2629446B1 (en) Control method for chemical gas sensors and gas detection system
Kernbach Application Note 24. Analysis of electrochemical fluctuations for fast impedance spectroscopy
RU2338461C2 (en) Device for diagnostics of condition of biological objects
RU2547882C2 (en) Method to measure medium temperature
RU2442530C2 (en) MEANS OF DETERMINATION OF BIOACTIVE ENVIRON pH-ACTIVITY
RU2375704C1 (en) Method and device for wood moisture content determination per pulse dynamic response curve

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110722