8.2 Разновидности оптических преобразователей

Принцип действия этих преобразователей базируется на взаимосвязи характеристик излучения нагретого тела и его температуры.

Таких преобразователей (пирометров) 3 типа:

1) радиационные, 2) яркостные, 3) cпектральных отношений (цветовые).

3. Недостатки контактной кондуктометрии на постоянном токе (эффект поляризации электродов). Кондуктометрия на переменном токе. Четырехэлектродная измерительная ячейка.

Рассмотрим некоторые эффекты, которые происходят в приэлектродной зоне.

Имеем чистый растворитель, в который поместим электрод из любого металла. Металл начинает растворяться в растворителе, т.е. ионы металла переходят в растворитель и распространяются по всему его объему. По мере перехода ионов электрод получает отрицательный заряд. Ионы собираются у поверхности электрода, вследствие чего образуется двойной электрический слой, имеющий свойства конденсатора. Растворение происходит до тех пор, пока образовавшееся электрическое поле не прекратит дальнейшее растворение (электрическое поле будет препятствовать выходу ионов. При этом установится скачок потенциала (индивидуальная характеристика металлов) на границе электрод-раствор.

Значение скачка потенциала для одного электрода определяется уравнением Нернста:

, (316)

где - составляющая скачка потенциала, определяемая свойствами металла, и не зависящая от концентрации ионов металла в растворе, - универсальная газовая постоянная, - температура, - валентность электрода, - число Фарадея, - концентрация ионов.

Если рассмотреть электролитическую ячейку контактного типа, схема которой изображена на рисунке 185, то при прохождении электрического тока можно заметить некоторые нежелательные эффекты.

- емкость двойного электрического слоя, - поляризационное сопротивление, - емкости с фиктивными параметрами, обусловлены процессами поляризации электродов, - сопротивление электролита, - емкость между электродами Рисунок 185 – Схема замещения двухэлектродной электролитической ячейки

В данной схеме и характеризуют эффект поляризации (поляризация электродов является основным источником погрешности кондуктометрических преобразователей с двухэлектродной измерительной ячейкой). Результатом поляризации будет то, что величина скачка напряжения на электроде будет отличаться от формулы Нернста и эта величина не поддается учету.

Эффект поляризации проявляется в том, при протекании электрического тока через цепь пространство, примыкающее к электроду обедняется или обогащается носителями электрических зарядов. При больших токах обеднения не происходит, но при тех значениях тока, которые используются при кондуктометрических измерениях, диффузия не приводит к выравниванию концентраций. Скачки потенциалов отличаются от тех величин, которые могут быть в отсутствие электрического тока. Сами по себе скачки потенциалов препятствуют возникновению токов в системе до повышения потенциала до определенной величины. Чтобы был ток, необходимо приложить электрическое напряжение, превышающее порог, определяемый величиной скачка потенциала.

Величина скачка потенциалов не однозначным образом увязывается с величиной тока. Чем больше ток, тем больше будут отличия концентраций ионов в приэлектродной зоне и в ядре электролита.

Кроме того наблюдаются эффекты создания надионных структур в силу сальватации ионов. Этот эффект уменьшает подвижность ионов.

Эквивалентная схема чисто формально отображает все эффекты.

и при запитке электрическим током системы обратно пропорциональны квадратному корню из угловой частоты.

, (317)

При достаточно высокой частоте можно исключить из рассмотрения R_n C_n (эффект поляризации исчезает). Поэтому запитку выбирают переменным током, что позволяет избежать поляризации.

Кроме того, для уменьшения эффекта поляризации используются металлы с низким уровнем скачка потенциалов, при этом токи должны быть невелики.

Полностью избавиться от эффектов поляризации удается при использовании четырехэлектродной кондуктометрической ячейки:

Рисунок 186 – Схема кондуктометрического анализатора с четырехэлектродной измерительной ячейкой: 1, 4 – токовые электроды, 2 и 3 – измерительные электроды

При использовании этих приборов ток в растворе протекает между двумя внешними электродами 1 и 4, подключенными к источнику напряжения . Благодаря большому ограничивающему сопротивлению сила тока в цепи ячейки остается постоянной независимо от изменения сопротивления раствора. Два внутренних электрода 2 и 3 выполняют функции потенциометрических; с их помощью измеряется падение напряжения в растворе:

, (318)

где - сопротивление раствора, заключенного между электродами 2 и 3., - константа четырехэлектродной измерительной ячейки, которая зависит от расстояния между электродами 2 и 3 и от площади их поверхности.

Следовательно,

(319)

Экзаменационный билет № 16