izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-1-46-51izmertech-1531Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯELECTROMAGNETIC MEASUREMENTSСравнительный анализ методов определения параметров измерительного преобразователя контактного кондуктометраComparative analysis of methods for determining the parameters of the measuring transducer of a contact conductometerhttps://orcid.org/0000-0002-2125-5286ПервухинБ. С.PervukhinB. S.

Борис Семенович Первухин

Барнаул

Boris S. Pervukhin

Barnaul

bspervuhin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7540-6599КривобоковД. Е.KrivobokovD. E.

Дмитрий Евгеньевич Кривобоков

Барнаул

Dmitry E. Krivobokov

Barnaul

dmitriikrivobokov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8856-5094СоловьевВ. А.Solov'evV. A.

Виталий Андреевич Соловьев 

Барнаул

Vitali A. Solov'ev

Barnaul

solvitali@mail.ruАлтайский государственный технический университет им. И. И. ПолзуноваРоссияI. I. Polzunova Altai State Technical UniversityRussian Federation202218042023014651Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1531

Рассмотрены вопросы повышения точности контактных кондуктометров. Описаны основные источники погрешности первичного измерительного преобразователя контактного кондуктометра, к которым относятся сопротивление раствора, а также поляризационное сопротивление и ёмкость двойного электрического слоя, характеризирующие электрохимические процессы на электродах преобразователя. Приведены методы определения указанных параметров, влияющих на импеданс первичного измерительного преобразователя. Первый метод основан на анализе амплитудно-частотной характеристики активной составляющей импеданса кондуктивной ячейки контактного кондуктометра, заполненной раствором. Второй метод базируется на определении активной составляющей импеданса раствора на частоте резонанса, т. е. при нулевой реактивной составляющей импеданса. В третьем методе активная составляющая импеданса раствора определяется на трёх разных частотах. Отмечено, что вторым методом можно достоверно определить только активное сопротивление раствора. Постоянные ячейки определены первым и третьим методами в одном и том же диапазоне частот, во втором методе использована частота, в несколько раз превышающая верхнюю границу этого частотного диапазона. Показано, что результаты, полученные вторым и третьим методами, практически совпадают и существенно отличаются от постоянной ячейки, найденной первым методом.

The issues of increasing the accuracy of contact conductometers are considered. The main sources of error of the primary measuring transducer of the contact conductometer are described, which include the solution resistance, as well as the polarization resistance and the capacity of the electric double layer, which characterize the electrochemical processes on the electrodes of the transducer. Methods for determining the specified parameters affecting the impedance of the primary measuring transducer are proposed. The first method is based on the analysis of the amplitude-frequency characteristics of the active impedance component of the conductive constant cell of the contact conductometer filled with a solution. The second method is based on determining the active component of the impedance of the solution at the resonance frequency, at which the reactive component of its impedance is equal to zero. A third method is proposed, in which the active component of the solution impedance is determined at three different frequencies. It is noted that the second method can reliably determine only the active resistance of the solution. Constant cells are determined by the first and third methods in the same frequency range; the second method uses a frequency several times higher than the upper limit of this frequency range. It is shown that the results obtained by the second and third methods practically coincide and differ significantly from the constant cell found by the first method.

удельная электрическая проводимостьконтактный кондуктометрпервичный измерительный преобразовательсистематическая погрешностьelectrical conductivitycontact conductometerprimary measuring transducersystematic errorReferencesПервухин Б. С. Методическая погрешность контактных кондуктометров // Естественные и технические науки. 2011. № 1. C.176–182.Pervukhin B. S., Methodological error of contact conductors, Natural and technical sciences, 2011, no. 1, pp. 176–182. (In Russ.)Грилихес М. С., Филановский Б. К. Контактная кондуктометрия. Теория и практика метода. Л.: Химия, 1980. 176 с.Greeliches M. S., Filanovsky B. K., Contact conductometry. Theory and practice of the method, Leningrad, Himiya Publ., 1980. 176 p. (In Russ.)Латышенко К. П. Анализ базовых схем контактных кондуктометров // Вестник Тамбовского государственного технического университета. Аналитическая химия. 2006. Т. 12. № 3. С. 647–653.Latvian K. P., Analysis of basic circuits of contact conductometers, Bulletin of Tambov State Technical University. Analytical chemistry, 2006, vol. 12, no. 3, pp. 647–653. (In Russ.)Соловьёв В. А., Кривобоков Д. Е. Анализ методик построения функциональных преобразований в кондуктометрических концентратомерах // Измерительная техника. 2017. № 10. С. 62–66.Solovyov V. A., Krivobokov D. E., Measurement Techniques, 2018, vol. 60, no. 10, pp. 1058–1063. https://doi.org/10.1007/s11018-018-1318-4Стойнов З. Б., Графов Б. М. и др. Электрохимический импеданс. М.: Наука, 1991. 336 с.Stoynov Z. B., Grafov B. M., et al, Electrochemical impedance, Moscow, Nauka Publ., 1991, 336 p. (In Russ.)Дубровский И. А. Модель импеданса кардиального электрода // Медицинская техника. 2010. № 4. С. 21–25.Dubrovsky I. A., Cardiac electrode impedance model, Medical engineering, 2010, no. 4, pp. 21–25. (In Russ.)Кагиров А. Г., Романенко С. В. Измерение активной составляющей электрохимического импеданса растворов с использованием миниатюрной двухэлектродной кондуктометрической ячейки // Вестник науки Сибири. 2012. № 3 (4). С. 68–73.Kagirov A. G., Romanenko S. V., Measuring the active component of the electrochemical impedance of solutions using a miniature two-electrode conductometric cell, Bulletin of Science of Siberia, 2012, no. 3 (4), pp. 68–73. (In Russ.)Первухин Б. С. Определение параметров контактных первичных преобразователей кондуктометров // Измерительная техника. 2008. № 3. С. 61–63.Pervukhin B. S., Measurement Techniques, 2008. no. 3, рр. 61–63. https://doi.org/10.1007/s11018-008-9023-3Первухин Б. С., Кривобоков Д. Е., Суворова Н. В. Определение параметров контактных кондуктометрических ячеек // Ползуновский альманах. 2014. № 1. С. 63–65.Pervukhin B. S., Krivobokov D. E., Suvorova N. V., Determination of parameters of contact conductometric cells, Polzunovsky almanac, 2014, no. 1, pp. 63–65. (In Russ.)Килимник А. Б., Слобина Е. С. Резонансные частоты колебаний гидратированных ионов натрия, калия и хлора в смесях растворов хлоридов калия и натрия // Вестник Тамбовского государственного технического университета. Серия: Физическая химия. 2015. Т. 21. № 4. С. 624–629.Kilimnik A. B., Slobina E. S., Resonant oscillation frequencies of hydrated sodium, potassium and chlorine ions in mixtures of solutions of potassium and sodium chlorides, Bulletin of Tambov State Technical University. Physical chemistry, 2015, vol. 21, no. 4, pp. 624–629. (In Russ.)Килимник А. Б. Колебательные процессы в двойном электрическом слое при наложении переменного тока // Вестник Тамбовского государственного технического университета. Серия: Естественные и технические науки. 2006. Т. 11. № 4. С. 586–587.Kilimnik A. B., Oscillatory processes in a double electric layer when AC is applied, Bulletin of Tambov State Technical University, 2006, vol. 11, no. 4, pp. 586–587. (In Russ.)Килимник А. Б., Слобина Е. С. Влияния концентрации и температуры на резонансные частоты колебаний гидратированных ионов Cu2+ и 2−SO4 и реактивные составляющие импеданса // Вестник Тамбовского государственного технического университета. Серия: Физическая химия. 2012. Т. 18. № 2. С. 379–385.Kilimnik A. B., Slobina E. S., Eff ects of concentration and temperature on resonant oscillation frequencies of hydrated ions Cu2+ and 2−SO4 and reactive components of impedance, Bulletin of Tambov State Technical University. Physical chemistry, 2012, vol. 18, no. 2, pp. 379–385. (In Russ.)Килимник А. Б., Ярмоленко В. В. Кондуктометрическая ячейка для определения реактивных составляющих импеданса // Вестник Тамбовского государственного технического университета. Серия: Физическая химия. 2007. Т. 13. № 1. С. 51–56.Kilimnik A. B., Yarmolenko V. V., Conductometric cell for determining reactive impedance components, Bulletin of Tambov State Technical University. Physical chemistry, 2007, vol. 13, no. 1, pp. 51–56. (In Russ.)Thirstrup C., Snedden A., Deleebeeck L., Measurement Science and Technology, 2017, vol. 28, no 12. https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa875dThirstrup C., Snedden A., Deleebeeck L., Measurement Science and Technology, 2017, vol. 28, no 12. https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa875dJaffrezic-Renault N., Dzyadevych S. V., Sensors, 2008, vol. 8, no. 4, pp. 2569–2588. https://doi.org/10.3390/s8042569Jaffrezic-Renault N., Dzyadevych S. V., Sensors, 2008, vol. 8, no. 4, pp. 2569–2588. https://doi.org/10.3390/s8042569

The authors declare that there are no conflicts of interest present.