Контрольная работа по "Аналитике"

Рис. 4. Принципиальная схема электронных  лаб. весов: 1 -датчик; 2-сердечник; 3, 5-соотвесы катушки датчика и силовозбудителя; 4-силовозбудитель; 6-постоянный магнит; 7-стержень; 8-грузоприемная чашка; 9-электронный блок; 10-источник питания; 11-цифровое отсчетное устройство.

По  сравнению с лабораторными весами традиционных типов электронные  весы характеризуются большими функциональными  возможностями. Кроме того, эти весы обладают очень высокими метрологическими и эксплуатационными показателями благодаря применению в них микропроцессорных и вычислительных блоков. Последние либо встраивают в весы (блоки управления подготовкой весы к работе, контроля и диагностики неисправностей, автоматической корректировки при изменении внеш. условий), либо подсоединяют к весам в виде специальных приставок по мере необходимости (блоки обработки, регистрации, вывода данных и управления работой при серийных типовых анализах, а также совместного управления весами и специальными камерами при исследованиях в изменяющихся по программе внешних условиях).

Электронные весы автоматически подготавливаются к взвешиванию нажатием на кнопку или педаль управления. При этом на измерительную часть весов накладывается встроенная контрольная гиря. Если создаваемая ею нагрузка не соответствует показаниям весы, автоматически вводятся поправки, учитывающие температуру воздуха, дрейф нуля, разницу значений соответствено в местах исходной градуировки и эксплуатации весы, а также погрешности их установки по уровню. Подготовку весов, которая продолжается всего несколько секунд, можно повторять в ходе работы, устраняя каждый раз влияние текущих изменений внешних воздействий. Такая подготовка весы, наряду с повышением быстродействия и точности измерений, способствует снижению требований к условиям применения весы (например, диапазон рабочих температур в лучших моделях расширен до 10-40°С).

Электронные весы с микропроцессорными и вычислительными  блоками обладают большей, чем механические весы, устойчивостью к колебаниям основания. Микропроцессорное устройство многократно измеряет ток в катушке силовозбудителя и вычисляет осредненное значение массы, практически свободное от помех, вызываемых малыми колебаниями основания, а при больших колебаниях вырабатывает предупредительный сигнал. Оптимальное время осреднения (обычно 1 -2 с) устанавливается лаборантом, а на лучших моделях рассчитывается и задается автоматически. В результате продолжительность взвешивания в ДНОП, равном, как правило, М_макс, на электронных аналитических и микроаналитических весов не превышает 3-5 с, а на общелабораторных 1-3 с.

Все электронные весы имеют аналоговый и цифровой выход со стандартными сигналами, что позволяет подключать их без специальных согласующих  блоков (интерфейсов) к вычислительным и цифропечатающим устройствам, дисплеям, графопостроителям, контроллерам, служащим для автоматического программного управления весы В память микропроцессорного блока, встроенного в весы, заложены постоянные программы: подготовки к работе, проверки на функционирование, компенсации тарной нагрузки в ДНОП, диагностики причин отказов. Помимо этого, к весы может быть подключен блок программного управления и обработки данных с банком типовых программ (напр., для приготовления растворов заданных состава и суммарной массы, определения плотности и влажности образцов). Предусматривается также возможность быстрой установки на электронных весы камер для специальных исследований, подвески через отверстия в днище корпуса грузоприемных чашек в весы с их верхним расположением и т.п.

Мало  изменились конструктивно и продолжают применяться для ультрамикроанализа крутильные весы, а для предварительного взвешивания малых количеств образцов, технических и производственных анализов - торзионные ультрамикровесы.

В крутильноравноплечных ультрамикровесах (рис. 5) коромысло подвешено на горизонтальной кварцевой или металлической  нити-растяжке, которая натянута между  двумя поворотными втулками и  служит одновременно осью коромысла  и упругим измерительным элементом. При определении массы или изменения ее значений в пределах ДНОП уравновешивающий момент создается закручиванием упругой нити, а показания весы считываются с лимбов, связанных с передней рукояткой. Для взвешивания тел, масса которых превышает ДНОП, используют миллиграммовые гири.

Рис. 5. Крутильноравноплечные лабораторные весы: 1-коромысло; 2-нить-растяжка; 3, 4-втулки; 5, 6-рукоятки; 7-проекц. шкала; 8-экран; 9-зеркало.

Торзионные  ультрамикровесы отличаются от крутильных тем, что коромысло закреплено на оси, опирающейся на прецизионные подшипники, а упругим измерительным элементом служит спиральная пружина. Эти весы выпускаются с М_макс, равным 20, 200 и 1000 мг, и имеют цену деления соответственно 0,05, 0,2 и 1 мг; погрешность определения массы и а не превышают цены деления.

Технологические весы. Служат составной частью оборудования различных химико-технол. линий. Различают весы: общего назначения (платформенные, циферблатные, вагонные, автомобильные); специальные - дискретного (порционные весы) и непрерывного (конвейерные весы) действия; электронные весовые устройства; дозирующие устройства (см. Дозаторы). Кроме того, в качестве технологических весов используют иногда лабораторные весы, например общелабораторные с верхним расположением грузоприемной площадки.

Порционные  весы подразделяют на бестарные, расфасовочные  и упаковочные. Бестарные весы (рис. 6) имеют обычно сдвоенное равноплечное коромысло, между параллельными частями которого подвешены на одном конце грузоприемный ковш, на другом - площадка для гирь. Жидкости поступают в ковш по трубопроводам; опорожнение ковша производится его опрокидыванием или через донный клапан. Сыпучие материалы подаются в ковш гравитационными, ленточными и др. питателями, которые имеют управляемые заслонки или задвижки для обеспечения соответствующего режима и полного прекращения подачи материала в ковш. Питатели включаются и выключаются автоматически. Включение их осуществляется, когда под действием момента силы тяжести гирь пустой ковш поднимается в верхнее положение, либо по команде системы управления химико-технологической линией при использовании весов для расфасовки и упаковки материала. По мере заполнения ковша коромысло приближается к горизонтальному положению, при достижении которого питатель отключается и поступление материала в ковш прекращается.

Рис. 6. Автоматические порционные весы: 1-сдвоенное коромысло; 2-ковш; 3-гиредержатель; 4-гравитац. питатель; 5-заслонка; 6-дно; 7-запорный механизм; 8-противовес.

Для повышения точности взвешивания и обеспечения одновременно режима высокой производительности большинство порционных весы оборудуют двухрежимными питателями. При приближении коромысла вплотную к горизонтальному положению питатель автоматически переключается на режим досыпки материала. При этом погрешность взвешивания снижается из-за уменьшения динамического воздействия на весы струи материала. Управление весы, в том числе открывание дна или наклон ковша для его опорожнения, осуществляется рычажной системой, приводимой в действие моментом силы тяжести материала в ковше либо электромеханической системой, которая включает дискретные или аналоговые датчики положения коромысла и исполнительные (обычно электропневматические) механизмы.

В химико-технологических линиях с  программным управлением при  необходимости частого изменения  массы отвесов используют порционные весы с грузоприемным ковшом, подвешенным на системе рычагов, связанных с уравновешивающим квадрантным устройством, снабженным датчиками, которые взаимодействуют со стрелкой. Все шире применяют также весы с уравновешивающим устройством в виде специальных силоизмерителей (см. ниже). Масса порций материала на весы с дискретными датчиками задается их перестановкой, а на весы с аналоговыми датчиками или силоизмерителями - с помощью электрического задатчика массы. Команда на включение питателя подается, когда стрелка весы находится на нулевой отметке, а команды на изменение режима и прекращение подачи материала - при прохождении стрелки мимо дискретных датчиков. На весы с аналоговым датчиком положения стрелки и на весы с силоизмерителями эти команды вырабатываются при равенстве выходных сигналов датчиков и задатчика.

При работе на весы для отвешивания сыпучих  материалов в тару, например в мешки, последние закрепляются захватом на коромысле и служат ковшом "разового применения", в который материал отвешивается так же, как в обычный  ковш. Коробки или тару для жидкостей устанавливают на грузоприемной платформе электронных весы (например, по типу общелабораторных) или на платформе циферблатных весы с соответствующим М_макс. Последний для порционных весы составляет от долей грамма (например, на технологических линиях для изготовления лекарственных препаратов в виде таблеток) до нескольких тонн при производительности соответственно от десятков отвесов до одного отвеса в 1 мин; относительная погрешность 0,1-2,0%.

Порционные весы для взвешивания крупнокусковых материалов оборудованы спец. измерителем со счетчиком "перевесов", подсчитывающим их суммарную массу.

Конвейерные (ленточные) весы применяют  главным образом для суммарного учета массовых сыпучих материалов (напр., колчедана), а также при загрузке такими материалами железнодорожных вагонов, автомашин и судов-сухогрузовесы весы, встроенные в ленточный транспортер (рис. 7), имеют чувствительную систему в виде рамы, на которой смонтированы роликоопоры для ленты транспортера. Нагрузка на уравновешивающее устройство определяется с помощью силоизмерителя в основном с электрическим выходным сигналом, пропорциональным мгновенному значению погонной нагрузки на ленту (т.е. силе тяжести, создаваемой материалом на участке ленты, воздействующей на раму весы, отнесенной к длине этого участка). Сигнал подается на вход электронного блока, к которому подсоединен также тахометр, приводимый во вращение лентой транспортера. В блоке смонтирована схема умножения сигналов уравновешивающего устройства и тахометра, выходной сигнал которой пропорционален массовому расходу, т.е. производительности транспортера. Сигнал поступает на стрелочный указатель производительности и далее на счетчик, показывающий количество материала, прошедшего через транспортер за определенное время. Эта информация может быть кроме того, введена в ЭВМ или цифропечатающее устройство.

Рис. 7. Электромеханические конвейерные весы: 1- ленточный транспортер; 2-рама грузоприемного устройства; 3, 5 - роликоопоры; 4 - тензорезисторный силоизмеритель; 6 - датчик тахометра; 7 - усилитель; 8-электронный блок с цифровым индикатором.

Для равномерного распределения материала, например при загрузке вагонов, применяют устройство, в котором транспортер целиком смонтирован на весы (конвейерные весы с собственным транспортером). Производительность различных конвейерных весов составляет от нескольких килограммов до сотен тонн; относительная погрешность 0,5-2,0%.

Электронные весовые устройства (рис. 8), встраиваемые непосредственно в  технологическое оборудование, состоят  из одного или несколько силоизмерителей (датчиков) и электронного блока. В  тензорезисторных датчиках деформации упругого измерительных элемента преобразуются в электрический сигнал при помощи тензорезисторов с металлической (проволочной или фольговой) решеткой из спец. сплава или в виде полосок из полупроводникового материала. Тензорезисторы приклеены или приварены к упругим элементам так, что деформируются вместе с ними. При этом электрическое сопротивление тензорезисторов с металлической решеткой изменяется на 2-3%, а полупроводниковых - на 100% и более. Предельные нагрузки составляют от долей килограмма до 100 т и более, относительная погрешность 0,02-1% от предельной нагрузки.

Рис. 8. Электронное весовое устройство: 1 - взвешиваемая емкость; 2-силоизмерители; 3 - усилитель; 4-электронный блок с цифровым индикатором.

Магнитоупругие (магнитострикционные) силоизмерители – трансформаторы с перекрещивающимися обмотками, проходящими через отверстия  сердечника. Последний изготовлен из материала, магнитные свойства которого изменяются при воздействии механической нагрузки, что вызывает изменение напряжения, наводимого во вторичной обмотке при питании первичной переменным напряжением от стабилизированного источника. Предельные нагрузки находятся в пределах от десятков килограммов до нескольких сотен тонн, относительная погрешность 0,5-2% от предельной нагрузки.

Вибрационные силоизмерители основаны на изменении собственной частоты  колебаний упругого элемента струны или стержня при изменении  приложенной к ним нагрузки. Для  повышения точности определяется изменение  собственной частоты рабочего элемента по отношению к контрольному, на который воздействует неизменная нагрузка, например встроенная гиря. Виброструнные силоизмерительные элементы выпускают для предельных нагрузок от одного до нескольких десятков килограммов, а вибростержневые - от нескольких килограммов до десятков тонн; относительная погрешность 0,01-0,2% от предельной нагрузки.

Силоизмерители встраивают в весы и технологическое оборудование в качестве опор или подвесок, поддерживающих грузоприемное устройство. Для исключения погрешностей, вызываемых неосевым приложением нагрузки, перекосами и т. п., используют так называемые узлы встройки (привязки), обеспечивающие самоустановку силоизмерителей вдоль линии действия сил. Электронный блок суммирует сигналы силоизмерителей (когда грузоприемное устройство имеет несколько опор), вводит поправки на влияние окружающей среды, при необходимости преобразования сигналов в управляющие команды сравнивает измеряемую нагрузку с заданной. Помимо вывода информации на отсчетное устройство предусматривается, как правило, возможность подсоединения электронного блока к внеш. Устройствам представления и регистрации информации и к ЭВМ.

Лит. см. при ст. Взвешивание. С. С. Щедровицкий, Ю. М. Сергиенко.

ОВР

Основные положения теории ОВР

      Окисление – это  отдача электронов частицей (атомом, ионом, молекулой), сопровождающаяся повышением ее степени окисления, например:

       Сами вещества  называются восстановителями.

      Восстановление –  это присоединение частицей (атомом, ионом, молекулой) электронов, приводящее  к понижению ее степени окисления, например:

      Сами вещества, содержащие  такие структурные единицы, называются  окислителями.

      Процессы окисления  и восстановления протекают одновременно. Число электронов, отданных восстановителем,  равно числу электронов, принятых окислителем.