2.1.1 Поверка датчика
С целью осуществления поверки, а именно чтобы узнать насколько разработанный датчик соответствует для проведения лабораторных работ по электрохимии, были проведены четыре лабораторные работы на УЛК и на собранном датчике.
В ходе первой лабораторной работы со слабым раствором KCl были получены следующие результаты:
Таблица 3
Результаты измерения электропроводности KCl
CKCl, моль/л |
УЛК(мСм) |
Датчик(мСм) |
0,5 |
9,475 |
6,5043 |
0,25 |
9,47 |
6,4503 |
0,125 |
9,458 |
6,3271 |
0,0625 |
9,44 |
6,1034 |
0,03125 |
9,311 |
5,9952 |
Рисунок 8. Зависимость данных полученных на УЛК и на собранном датчике
Из рисунка 8 видно, что величина достоверности аппроксимации R2 равна 0.7014, что свидетельствует о довольно-таки высокой схожести результатов.
Рисунок 9. Зависимость изменения концентрации от электропроводности на УЛК
Рисунок
10. Зависимость
изменения концентрации от электропроводности
на собранном датчике
На рисунке 10 изменения концентрации от электропроводности протекают более плавно, по сравнению с рисунком 9. Величина достоверности аппроксимации рисунка 9 равна 0,3806, тогда как на рисунке 10 – 0,7415. Из чего можно сделать вывод что собранный датчик превосходит УЛК почти в два раза.
В ходе второй лабораторной работы измерялись электропроводности насыщенных нерастворимых солей, таких как сульфат бария и карбонат кальция.
Таблица 4
Результаты измерения электропроводности BaSO4, CaCO3
№ |
Раствор |
С, моль·дм3 |
УЛК мСм |
Датчик мСм |
1 |
BaSO4 |
насыщ |
1.01 |
0,8513 |
2 |
CaCO3 |
насыщ |
0.995 |
0,8310 |
Из таблицы можно сделать вывод, что датчик замечает изменения также, как и УЛК.
В ходе третий лабораторной работы измерялась электропроводность AgNO3.
Таблица 5
Результаты измерения электропроводности AgNO3
CAgNO3, М |
УЛК, мСм |
Датчик, мСм |
0,5 |
9,425 |
7,9411 |
0,25 |
9,42 |
5,0016 |
0,125 |
9,407 |
5,0224 |
0,0625 |
9,12 |
5,076 |
0,03125 |
7,707 |
2,3081 |
0,015625 |
5,54 |
1,0374 |
0,0078125 |
3,294 |
0,8839 |
0,0039063 |
2,582 |
0,451 |
Рисунок 11. График Зависимости данных полученных на УЛК и на собранном датчике
Из рисунка 11 видно, что величина достоверности аппроксимации R2 равна 0.7685, что свидетельствует о высокой схожести результатов.
Рисунок 12. Зависимость изменение концентрации от электропроводности на УЛК
Рисунок 13. Зависимость изменение концентрации от электропроводности на собранном датчике
На рисунке 13 изменения концентрации от электропроводности также протекают более плавно, по сравнению с рисунком 12. Величина достоверности аппроксимации рисунке 12 равна 0,3789, тогда как на рисунке 13 – 0,7493. Вывод: собранный датчик превосходит УЛК почти в два раза.
В ходе четвертой лабораторной работы проводились измерения сильного электролита, в частности была взята соляная кислота (HCl).
Таблица 6
Результаты измерения электропроводности HCl
|
УЛК |
Датчик |
0,1 |
9,464 |
7,844 |
0,05 |
9,464 |
7,703 |
0,025 |
9,438 |
6,995 |
0,0125 |
9,362 |
6,671 |
0,00625 |
9,258 |
6,601 |
,
M
Рисунок 14. Зависимость данных полученных на УЛК и на собранном датчике
Из рисунка 14 видно, что величина достоверности аппроксимации R2 равна 0.6925, что практически равна с предыдущими результатами.
Рисунок
15. Зависимость
изменение концентрации от электропроводности
на
УЛК
Рисунок 16. Зависимость изменение концентрации от электропроводности на собранном датчике
Исходя из результатов полученных в ходе измерений величина достоверности аппроксимации на рисунке 15равна 0,522, а на рисунке 16 - 0,8472, что в свою очередь еще раз доказывает превосходство датчика над УЛК.
2.2 Программное обеспечение
2.2.1 Требования к программам
Для обработки и получения результатов нам понадобилось программное обеспечение. Основными критериями при выборе программы служило постоянство уровня сигнала с канала выхода напряжения, время снятия сигнала с датчика, возможность усреднения полученных данных, построение графиков с указанием отклонения в милливольтах, а также в процентах, возможность настроек единиц измерения и калибровки сигналов.
Были апробированы такие программы как:
Adobe Audition
Oscilloscope
Multi-meter 0.03
Spectrum Analyzer
ZETLAB
ARTA Software
Spectran
ProfiLab
Daqarta
Audacity
Cview
CorrWare
Analive
Wavosaur
Winscope
Oscillometerxz
Visual Analyzer
Последняя программа полностью соответствовала нашим требованиям.
Принцип работы программы
Visual Analyzer генерирует и посылает сигнал определенной амплитуды на звуковую карту. Звуковая карта делит этот сигнал на два сигнала. Первый оставляет в качестве эталона, а второй отправляет на измерительный датчик, который опущен в раствор. Пройдя через раствор сигнал возвращается обратно в звуковую карту. Далее в ней происходит сравнение полученного сигнала с эталонным. Результаты отправляются снова в программу и отображаются на экране. Принцип работы показан на рисунке 7.
Рисунок 17. Принцип работы программы
2.2.2Visual analyzer
Visual analyzer - это укомплектованная профессиональная программа работающая в режиме реального времени, позволяющая трансформировать ваш ПК в комплекс измерительных инструментов. Эта программа работает при поддержки звуковой карты вашего ПК. Visual analyzer адоптирован для Windows 9x (версия Visual analyzer 2014 не поддерживает), ME, 2k, XP, NT, Server, Vista, 7, 8.
Версия Visual analyzer 2014 доступна для 32х, 64х разрядной системы.
Версия 2011-2012 года работает на Linux при помощи Wine утилиты.
В версиях 2012 и 2014 года, а также во всех последующих добавлена функция управления Wave файлами. Программа разработана итальянцем Альфредо Аккаттасис и адоптирована в качестве основной измерительной программой при поддержке двух компаний: Nuova Elektronika и Roga instruments
Последние версии 2014, 2012, 2011, а также 2010 NE-XT v2.4 включают в себя мощный ZRLC-метр способный измерять импеданс прибора в различных частотах (таких как сопротивление, Q фактор, индуктивность, емкость).
Главные характеристики Visual analyzer: