Курс лекций для студентов специальности 1-25 01 09 «Товароведение и экспертиза товаров»

Электрохимические преобразователи представлены ячейкой с электролитом, в который помещена система двух или более электродов, включенных в измерительную цепь. Электрохимические преобразователи можно разделить на гальванические, полярографические и электролитические.
Действие гальванических преобразователей основано на явлении возникновения разности потенциалов между двумя электродами, помещенными в электролит. В этом случае электролитическая ячейка является источником гальванической ЭДС. В таких ячейках измеряют активность водородных ионов (рН).
Действие полярографических преобразователей основано на явлении поляризации одного из электродов, помещенных в исследуемый раствор. Явление поляризации заключается в изменении электродного потенциала при протекании тока внешнего источника через электролитическую ячейку вследствие изменения концентрации раствора вокруг электрода. Такие преобразователи применяют для качественного и количественного анализа растворов.
Электролитические преобразователи основаны на зависимости электрического сопротивления раствора электролита от его концентрации и применяются для измерения концентраций растворов.
Для качественного и количественного анализа газовых сред также применяют различные преобразователи химических показателей в электрический сигнал.
Радиоактивные преобразователи используют ионизирующие свойства α- и β-излучения. Источники излучения помещаются в камеру, где между электродами, к которым приложено высокое напряжение, находится исследуемый газ. В таких преобразователях используют ионизацию газа электронами, возбужденными атомами, а также захват медленных электронов молекулами газа и измерение подвижности свободных электронов. Ионизационные преобразователи применяются для анализа газов, обладающих сродством к электрону (чувствительность до 10^–11%). Аргоновые преобразователи пригодны для контроля большинства органических соединений (паров), но непригодны для анализа смесей, содержащих O₂, CO, CO₂, H₂O и т. д. Минимальная чувствительность составляет 10^–8–10^–11 г/л. Для веществ, имеющих более высокий потенциал ионизации, чем у аргона, используют гелиевые или неоновые преобразователи.
В газоразрядных радиочастотных преобразователях используется свойство газа при низком давлении возбуждаться радиочастотным полем и светиться. Изменение световой эмиссии фиксируется фотоэлектрическими методами, а изменение проводимости – электрическими.
В фотоионизационных преобразователях возбуждение газа-носи-
теля осуществляется за счет коронного разряда между электродами, к которым приложено поверхностное напряжение. Возбужденные атомы газа-носителя излучают фотоны, ионизирующие исследуемый газ. Выходной величиной является ток между коллекторными электродами, который характеризует состав исследуемого газа.
В преобразователях с термоэлектронной эмиссией ионизация исследуемого газа осуществляется электронами, испускаемыми нагретой проволокой. В качестве газа-носителя используется гелий, так как у него высокий потенциал ионизации.
Принцип действия пламенно-ионизационных преобразователей основан на эффекте ионизации молекул органических соединений в пламени водорода. Над пламенем расположена термопара, контролирующая температуру исследуемого вещества. При введении в газ-носитель углеводородов температура пламени возрастает, что изменяет ЭДС термопары.
Термохимические преобразователи предназначены для контроля горючих газов. В них используется температурный эффект окисления газов в присутствии катализаторов. В качестве катализаторов используют платиновые нити, которые накаляются до температуры +600+900 С. Проходящий через камеру газ при сгорании вызывает изменение температуры нити, а значит и ее сопротивление. Для измерения применяют мостовые схемы, а в качестве газа-носителя – воздух.
Катарометры – преобразователи, основанные на различной тепло-
проводности газов. Чувствительный элемент представляет собой нагреваемый терморезистор. В настоящее время для химического анализа различных жидкостей и газов все чаще применяют химические сенсоры различного назначения и конструкции (см. параграф 12.2).
Электрические измерения механических величин включают в себя контроль целого спектра физических параметров объектов (перемещение, давление, плотность, толщина, деформация и др.), а также величин, которые могут быть преобразованы в механические и измерены электрическими методами с использованием различного рода преобразователей.