专利名称：电离平衡常数综合测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测定仪，特别涉及一种测定弱电解质的电离平衡常数的实验仪器。
在本实用新型作出之前，在实验中，尤其是大学物理化学实验中，通常使用硒整流器或直流稳压电源向蜂鸣器传输一个5～6伏相对稳定的直流信号，由蜂鸣器将其转换为一组不规则的锯齿波，并以脉冲信号的形式提供给工作电桥，从而测定电导池阻值。
但该方法使用的技术设备陈旧，加之工作电桥(四臂单电桥)的局限性，使得实验测定值与理论值有一定差距，甚至差距较大，导致教学实验效果不理想。这其中包括蜂鸣器发出的是一组不规则的锯齿形脉冲信号，该波形存在着上半周与下半周的不对称性，以及脉冲信号的冲击效应，使得无论怎样调节可调电阻的阻值和滑线电阻的阻值，都无法在检测装置示波器的显示屏上观察到一条理想的水平直线，而只能在波形振幅相对较小时记录相关数据。而这样就存在着相当的误差。
采用交流信号可以防止电解而改变电解质溶液浓度以及极化作用影响改变溶液的电导，但电导池对于交流信号而言是一个介质损耗较大的电容器，而电容器都存在着功率损耗，等效于一个理想电容器和一个无感电阻的串联或并联组合；电容和电阻在交流信号的作用下存在相位差，四臂单电桥的工作电桥在测定电导池阻值时，不可避免会受到阻抗的干扰，使得实验中无论怎样调节可调电阻的阻值和滑线电阻的阻值，示波器都无法采集到一条理想的水平直线，必然会产生测定误差。
实验装置中采用接线柱固定和护导线连接，而在示波器采集测试信号时，护导线必然使信号产生失真。
采用单信号波形水平收敛法观察锯齿波或正弦波的变化情况，没有考虑到阻抗Zi＝Ri+jxi虚部对测试结果的影响，导致测量结果的精确度和灵敏度低。
滑线电阻采用0～1000Ω，其刻度值以5Ω递增或递减，0～5Ω区间值只能估计读数，比较粗糙，因而达不到较高的检测要求。
发明内容
本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，设计一种采用新测定方法的电离平衡常数测定仪。
本实用新型的技术方案是电离平衡常数综合测定仪，其主要技术特征在于整流稳压电路输出接正弦信号源，正弦信号源一路接示波器垂直通道，另一路接放大电路，放大电路输出接并联电容比较电桥，输出至示波器平行通道。
其进一步的技术方案是并联电容比较电桥包括电容、电导池、变阻器、滑线电阻，其中的电容是分段电容，与变阻器并联。
本实用新型的优点和效果在于(1)用正弦信号源避免了波形不对称及脉冲信号的冲击效应；(2)根据电导池常数和待测液KCl及HAc的浓度锁定电容器的电容值；(3)示波器采集测试信号用屏蔽线取代护导线，避免了信号失真；(4)用并联电容比较电桥及李沙育图形法实现对阻抗参数的精密测量，有效地排除了阻抗虚部对测试结果的影响，从而最终实现通过调节可调电阻和滑线电阻的阻值以及电容器的电容值，示波器上得到一条理想的水平直线。其测定的实验数值与文献值一致，正确度、精密度高，实验重复性好(理论与实际一致，在教学实验中显得尤其重要)。
本实用新型结构简单，体积也小，如采用集成分档可调精密电阻装置取代了旋转式电阻箱。
图1—本实用新型原理方框示意图。
图2—本实用新型具体电路图。
具体实施方式
如图1、2所示，220伏交流电经过整流稳压电路1形成直流稳压信号输入正弦信号源2，其中一路直接送至示波器3的垂直通道Y端，另一路输出至放大电路4，经放大后输出至并联电容比较电桥5。而该并联电容比较电桥5包括电导池6、变阻器7、滑线电阻8及与变阻器并联的电容9。电导池6由外接电导电极、待测溶液以及大试管组成；变阻器7采用集成分档可调精密电阻装置；滑线电阻8为高精度双线滑线电阻；电容9采用的是分段可调电容。当测电导池常数时(用KCl溶液)，电容值在1300～1900PF区域之间连续可调；当测不同浓度HAc时(即测电离常数)，电容值在0～600PF区域之间连续可调。并联电容比较电桥5输出至示波器3的X端，该端与Y端信号正好反相；同时，并联电容比较电桥5输出连接至阻值显示电路10，阻值显示电路10连接滑线电阻8滑动端，则并联电容比较电桥5就将滑线电阻8一段阻值信号送至阻值显示电路10。整流电路1提供阻值显示电路10电能。采用李沙育图形阻抗法对阻抗参数进行精密测量。
因采用的并联电容比较电桥5是分段电容电桥，所以，在检测电导池6时，首先将不同试剂在满足醋酸电离平衡常数测定实验要求的前提下，测出其电容值。如下表表1 不同试剂不同浓度时的电容值
根据上述表1，当用0.01000mol/L KCl溶液测电导池常数时，接通开关K，C1、C2并联，溶液电容值在1300～1900PF区域之间连续可调；测HAc电离平衡常数时，断开开关K，此时只C2电容值在0～600PF区域之间连续可调。
一般情况下，示波器3屏幕上出现一个任意倾角的椭圆，调节变阻器7中的可调电阻和滑线电阻的阻值，当并联电容比较电桥5平衡时，根据椭圆的变化情况就可确定输出电压的幅度和相位变化，并且最后在示波器3屏幕上显示一条水平直线，滑线电阻8的一段阻值显示在阻值显示电路10的屏幕上，一目了然，便于读数、记录。
实验测定结果比较。如下表表2 醋酸电离平衡常数KHAC测定结果比较(298K) 根据上述测试结果比较，本实用新型测定效果优于现有仪器。
示波器3采用的是屏蔽线。
权利要求1.电离平衡常数综合测定仪，其特征在于整流稳压电路输出接正弦信号源，正弦信号源一路接示波器垂直通道，另一路接放大电路，放大电路输出接并联电容比较电桥，输出至示波器平行通道。
2.根据权利要求1所述的电离平衡常数综合测定仪，其特征在于并联电容比较电桥包括电容、电导池、变阻器、滑线电阻，其中的电容是分段电容电桥，与变阻器并联。
3.根据权利要求1或2所述的电离平衡常数综合测定仪，其特征在于阻值显示电路显示电阻值最小值为1Ω。
4.根据权利要求1所述的电离平衡常数综合测定仪，其特征在于并联电容比较电桥另一路输出至阻值显示电路，阻值显示电路另一端接滑线电阻滑动端。
5.根据权利要求1所述的电离平衡常数综合测定仪，其特征在于放大电路是负反馈，输出至示波器水平通道，与示波器垂直通道得到的信号正好反相。
6.根据权利要求1或5所述的电离平衡常数综合测定仪，其特征在于示波器连接线是屏蔽线。
专利摘要本实用新型涉及一种测定弱电解质的电离平衡常数的实验仪器。采用正弦信号源至示波器Y端、放大电路，放大电路至并联电容比较电桥，输出至示波器X端，并联电容比较电桥包括电容、电导池、滑线电阻、变阻器，电容为分段式电容。克服了蜂鸣器的波形不对称、信号冲击效应，避免了阻抗虚部对测试结果的影响，阻值显示，李沙育图形法实现对阻抗参数的精密测量，实验重复性好，测定的实验数据与文献值一致。
文档编号G01N27/04GK2648441SQ20032011045
公开日2004年10月13日 申请日期2003年10月28日 优先权日2003年10月28日
发明者周钢, 兰叶青 申请人:周钢, 兰叶青