Требования к измерительной цепи. Погрешности и применение рН—метров

Основным требованием, предъявляемым к методу измере­ния э.д.с. рН—метрами, является возможно меньший ток через преобразователь, так как он, во-первых, создает падение напряжения на его внутреннем сопротивлении, вследствие че­го результат занижается, во-вторых, вызывает явление поля­ризации, что также влечет за собой отрицательную погреш­ность. Падение напряжения в преобразователе определяется также его сопротивлением, которое особенно велико в рН— метре со стеклянным электродом (десятки и даже сотни мОм).

Поэтому непосредственное измерение э.д.с. можно осу­ществить лишь с применением электронных усилителей с боль­шим входным сопротивлением - 10⁸—10¹⁰ Ом.

Чаще же всего применяют компенсационный метод. Как известно, в момент измерения входное сопротивление компен­сатора практически равно бесконечности.

Наиболее значительной погрешностью рН — метров является температурная погрешность, так как при измерении температуры изменяется э.д.с. измерительных полуэлементов и сопротивление преобразователя (особенно со стеклянным электродом). Для уменьшения температурной погрешности в измерительную цепь вводят элементы температурной компен­сации, например, в виде включения термочувствительного со­противления, помещаемого в раствор.

Кроме того, у гальванических преобразователей может быть погрешность от наличия диффузионных потенциалов, возникающих на границе жидкостных контактов растворов, входящих в электрическую цепь преобразователя. Для умень­шения этой погрешности, как было указано выше, для соедине­ния испытуемого раствора с каломельным полуэлементом при­меняется электролитический ключ с полупроницаемыми проб­ками, заполненный насыщенным раствором КС1.

Как следует из самого принципа действия гальванических преобразователей, они применяются для измерения концентра­ции различных растворов по концентрации водородных ионов. Это дает возможность контролировать технологические процессы в пищевом, бумажном, текстильном, резиновом произ­водствах, в ряде производств химической промышленности и др.

5.3. Обращённые преобразователи

Принцип действия

Обращёнными преобразованиями называются такие, в ко­торых электрическая величина преобразуется в неэлектриче­скую с тем, чтобы эту последнюю сравнивать с измеряемой не­электрической величиной.

Структурная схема прибора с обращённым преобразователем изображена на рис. 5.7.

Рис.5.7. Структурная схема прибора с обращенным преобразователем

Обращённый преобразователь ОП подключен к источнику питания через регулирующее устрой­ство РУ и измеритель Г.

Электрический параметр Э обращённого преобразователя преобразуется в неэлектрический Х_К, который компенсирует измеряемую величину X. Регулируя электрический пара­метр Э до достижения равенства между Х_К и X, можно по значению этого электрического параметра, измеряемого при­бором Г, судить о значении измеряемой неэлектрической ве­личины.

При изменении измеряемой величины Х образующаяся разность DХ=Х_К—Х воздействует на нулевой указатель НУ. В качестве нулевого указателя используется, как правило, преобразователь неэлектрической величины в электрическую, т.е. тот или иной из описанных выше преобразователей. Та­ким образом, прибор с обращенным преобразователем обяза­тельно имеет еще и прямой преобразователь. Если прибор вы­полнен с ручным уравновешиванием, то добиваются равенства Х и Х_К регулируя вручную РУ до тех пор, пока НУ покажет нулевое показание.

При автоматическом уравновешивании сигнал с преобразо­вателя НУ поступает на электронный усилитель. Усиленный сигнал воздействует на исполнительный двигатель всякий раз, когда разность Х—Х_К отлична от нуля. Двигатель же, в свою очередь, связан механически с регулирующим устройством РУ, при помощи которого получают равенство Х_К = X.