专利名称：测定溴价和溴指数的微库仑仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是用于测定汽油、柴油及芳烃等石油、石油化工产品溴价和溴指数的微机控制微库仑仪。
溴价和溴指数是表示石油及石油化工产品不饱和度的一项指标，以每100克试样在规定条件下与溴反应时所消耗溴的克数为溴价，所消耗溴的毫克数为溴指数。测定溴价或溴指数的方法有三种，第一种是以甲基橙为指示剂，用溴酸钾一溴化钾标准溶液滴定试样的经典容量分析法，如IP129／81法及我国的企标SY2123－77法。第二种是用溴酸钾一溴化钾标准溶液滴定试样，采用双铂电极根据电位的突变而指示终点的“死停点”电分析法。如ASTMD－2710、D－1159、D－1491、IP299／84T、130／85、UOP304－59等方法。第三种是根据测量电解试样所消耗溴的电量，由双铂电极指示终点的微库仑电量分析法，如石油化工科学研究院的RIPP66－90方法。第一种方法由于用目测指示剂在滴定终点时的颜色变化，人为的判断误差较大。第二种方法使用的仪器比较落后，滴定终点时仪器显示灵敏度也因试样的不同(如馏分的轻重差别)而有差异。第三种的微库电量分析法本身具有快速、准确和灵敏的特点，但由于仪器性能还不够完善，尚有待于进一步的改进。
目前按照RIPP66－90的“电量法测定石油馏分的溴价和溴指数”所用的仪器为YS－2A或YS－3等型号的通用型微库仑滴定仪，其测量信号是通过桥路测量信号与给定信号相比较的差值而产生的，因此噪音和漂移的产生不可避免。此外，其放大器采用TF－10晶体管直流放大器，测量－电解的隔离采用ZB机械振子斩波器在时间上进行隔离，因而其精度和抗干扰的能力较差。在电解电流变换、电流频率变化、计数电路等功能方面也存在有一定的缺陷。用这种仪器测定溴价或溴指数时，操作比较复杂，终点判断不易，测量精度也不够高。
本实用新型微库仑仪的目的在于克服上述通用型微库仑仪存在的缺点和技术上的不足之处，提出一种由微型计算机控制的、可用于测定多种石油化工产品的溴价和溴指数的微库分析仪。
本实用新型微库仑仪由测量放大电路1、A／D转换电路2、电解电流隔离采样电路3、电解电源电路4、微型计算机系统5、键盘6、显示单元7、打印机8及测量电极对9、10、电解电极对11、12等部分构成。其基本工作原理如下将试样注入含有一定量溴的电解液中，试样中的烯烃即与溴发生加成反应R－CH＝CH2＋Br2→R－CHBr－CH2Br电解液中因而发生了溴浓度的变化，此变化被测量电极对9、10所感受，测量电流信号发生了变化经精密采样电阻19使电流信号变为电压信号、再由A／D转换电路2将此模拟电压信号转换为数字信号，输入到微计算机系统5，由计算机系统控制输出相应的电解电流，在电解阳极上电生出溴以补充反应消耗的溴。
2Br－－2e→Br2再由微机系统5测量补充消耗溴所需的电量，根据法拉第电解定律，经微机系统5处理，仪器即显示和打印出试样的溴价或溴指数。
以下结合附图描述各部分的电路连接方式及技术特点。
附
图1是本实用新型微库仑仪的结构框图。
附图2是测量放大电路1结构图。
附图3是A／D转换电路2结构框图。
附图4是电解电流隔离采样电路3结构图。
附图5是电解电源电路4结构图。
附图6是微型计算机系统5的结构框图。
附图7是键盘6、显示单元7、打印机8的结构框图。
在附图1的结构框图中，测量放大电路1的输入端同测量电极对9、10相连，输出端同A／D转换电路2相连，并经A／D转换电路2同微型计算机系统5相连。电解电流隔离采样电路3的输入端同电解电极对11、12相连，输出端同A／D转换电路2及电解电源电路4相连，并由此同微型计算机系统5相连。微型计算机系统5分别同电解电源电路4、A／D转换电路2、显示单元7、键盘6及打印机8相连。
附图2的测量放大电路1主要是由单电源运算放大器13(LM358)、阻值为1.2M的恒流电阻14、阻值为10K的精密采样电阻15及运算放大器13的输入电阻30、31、反馈电阻32构成。此电路结构具有放大器输入阻抗高、零点及温度漂移低、测量电流恒定、放大增益稳的特点。它克服了现有技术中采用的通用晶体管直流放大器所具有的灵敏度低、噪音大、漂移等不可避免的弱点，仪器的灵敏度和稳定性与其相比有较大的提高。
附图3的A／D转换电路2主要由8位逐次比较式集成转换器ADC0809构成，此转换器分别同单片机29(8031)及I／O扩展接口电路16(8255)相连。此电路将测量信号和电解电流采样信号的模拟电压信号转换为数字信号，其转换速度为100μS／次，误差千分之一，因此转换精度完全能满足分析要求。
附图4的电解电流隔离采样电路3主要是由光电耦合器17(TIL117)、阻值为500Ω电位器的积分电阻18、阻值为25Ω的精密采样电阻19、阻值为270Ω的限流电阻20等元件构成。采用这种结构的电路能够避免强电解电流对测量电极的干扰，其隔离效果较YS－2A或YS－3等型号微库仑仪所用的ZB机械振子斩波器隔离方法大为提高，同时也提高了电解电流采样精度。
附图5的电解电源电路4主要由三极管21(NPN3DD15)、稳压管22(ZDW17)及直流固态继电器23(JGX－1FA)构成。NPN三极管21的基极被稳压管22(2DW17)稳定为10V，直流固态继电器23(JGX－1FA)串接在集电极回路中，并在软件控制下高速闭合，将稳定的集电极电流切割成幅度相同而宽度可改变的高频脉冲，由此得到大小不同的电解电流。这种结构的电路具有时间滞后小、电解电流大小易于控制的特点。与上述的YS－2A或YS－3微库仑仪采用V－f转换改变电流频率和采用波段开关来改变电流大小的结构线路相比较，其优越性是明显的。
附图6是微型计算机系统5的线路包括单片机29(8031)、EPROM24(2764)、地址锁存器25(LS373)、I／O扩展电路16(8255A)、数据锁存器26(74LS377)以及移位寄存器27(74LS164)。微型计算机系统5是仪器控制系统的核心，它不仅控制测量信号的采集和电解电流的大小，而且还对数据进行处理，能在较大的程度上提高仪器的灵敏度、准确性和稳定性。
附图7中的键盘6及显示单元7同单片机29(8031)相连，打印机8是通过8255I／O扩展接口16同单片机29(8031)相连，测量信号电平指示器(LED)28通过数据锁存器26(377)同单片机29(8031)相连。这种结构的线路解决了数据自动计算、显示、打印的功能，提高了仪器自动化程度，使分析操作更为简单方便。
与现有的YS－2A、YS－3等型号的通用型微库仑仪相比，本实用新型微库仑仪的优点如下1、本实用新型的测量放大电路由于采用了单电源运放器LM358、恒流电阻和精密采样电阻，测量采样信号更精确、噪音和漂移也更小。
2、本实用新型采用了光电耦合器等最有效的电解电流隔离采样电路，克服了ZB机械斩波器不能解决的强电解电流对测量电极的干扰，电解、测量能够协调进行。
3、本实用新型在电解电源线路中使用了NPN三极管基极稳压、集电极稳流，并在此回路中串接直流固态继电器(DCSSR)技术。在微机控制下用直流继电器切割集电极电流的方式控制电解脉冲，由此产生幅度相同、宽度可变的电流脉冲，从而使电解电流随测量信号大小而变化，同时提高了电流采样的精度。
4、本实用新型采用了微型计算机，使测量－电解、数据处理等全部过程由微机控制，并具有结果显示和打印功能，提高了仪器的灵敏度、准确度和自动化程度。
5、本实用新型具有精确的终点判断功能，滴定终点由微机自动判断，解决了容量滴定法、电位滴定法及现有的微库仑法终点不易判断的困难，操作更为简便。
权利要求1.一种用于测定石油及石油化工产品溴价和溴指数的微库仑仪，包括有测量放大、测量-电解隔离、电解电流变换等电路，其特征在于它是由测量放大电路1、A/D转换电路2、电解电流隔离采样电路3、电解电源电路4、微型计算机系统5、键盘6、显示单元7、打印机8及测量电极对9、10、电解电极对11、12等部分构成的微型计算机控制的微库仑分析仪，各部分的连接方式是(1)测量放大电路1的输入端同测量电极对9、10相连，输出端同A/D转换电路2相连，并经A/D转换电路2同微型计算机系统5相连；(2)电解电流隔离采样电路3的输入端同电解电极对11、12相连，输出端同A/D转换电路2及电解电源电路4相连；(3)微型计算机系统5分别同电解电源电路4、A/D转换电路2、显示单元7、键盘6及打印机8相连。
2.按照权利要求1的微库仑仪，其特征在于所说的测量放大电路1是由运算放大器13、恒流电阻14、精密采样电阻15及运算放大器13的输入电阻30、31、反馈电阻32构成。
3.按照权利要求1的微库仑仪，其特征在于所说的A／D转换电路2是以集成(AD)转换器为主构成，分别同单片机29及I／O扩展电路16相连。
4.按照权利要求1的微库仑仪，其特征在于所说的电解电流隔离采样电路3是由光电耦合器17、积分电阻18、精密采样电阻19及限流电阻20等构成。
5.按照权利要求1的微库仑仪，其特征在于所说的电解电源电路4是由三极管21(NPN)、稳压管22和直流固态继电器23等构成。
6.按照权利要求1的微库仑仪，其特征在于所说的微型计算机系统5是由单片机29、EP ROM24、地址锁存器25、I／O扩展电路16、移位寄存器27和数据锁存器26等构成。
专利摘要一种用于测定汽油、柴油及芳烃等石油、石油化工产品溴价和溴指数的微机控制微库仑仪，由测量放大、A/D转换、电解电流隔离采样、电解电源等部分的电路、微型计算机系统、显示、打印机等结构组成。与通用型的微库仑仪相比，该仪器具有分析快速、性能稳定、结果准确、操作简便、数据自动处理并将分析结果连续打印的优点，是石油化工工艺过程控制分析和产品质量检测的一种新型仪器。
文档编号G01N27/42GK2188768SQ94202080
公开日1995年2月1日 申请日期1994年2月2日 优先权日1994年2月2日
发明者张金锐, 魏月萍, 王安黎, 杨明 申请人:中国石油化工总公司石油化工科学研究院