Pomiary mikrostężeń jonów chlorkowych w roztworach wodnych z użyciem nieliniowego algorytmu estymacji stanu

• Autorzy: Holiczer A.

Warianty tytułu

EN

Measurements of chloride ion microconcentration in water solutions with use of the nonlinear state estimation algorithm

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metodę pomiaru mikrostężeń jonów chlorkowych w roztworach wodnych. Zaproponowano nową metodę detekcji punktu końcowego miareczkowania kulometrycznego przy użyciu nieliniowego estymatora stanu. W tym celu opracowano uproszczony model dynamiczny procesu wyjściowego elektrod detekcyjnych oraz ulepszono algorytm detekcji punktu przegięcia krzywej miareczkowania. Uzyskane rezultaty badań potwierdzają skuteczność zastosowanej metody, zwłaszcza przy pomiarach niskich stężeń, względem ogólnie stosowanej metody komparacyjnej.

EN

The paper deals with problems of chloride ion microconcentration measurements. It extends the previously made achievements [1, 5, 8] and proposes a nonlinear solution for more precise measurements. There are various chloride ion measurement methods, the most common of which is the potentiometric one using ion-selective electrodes (ISE). The other, much simpler and cheaper, is amperostatic coulometric titration with current source supplied detection electrodes (Figs. 1 and 2). It is based mainly on the Faraday principles (1) and Nernst equation. The main problem connected with chloride ion concentration measurement, is accurate determination of the titration end-point. The METHODS presented in [1] are not efficient for low measurement ranges, since the unknown titration process initial conditions affect the measurement result. That is why a nonlinear state estimation algorithm (Fig. 5) is proposed. Due to complex titration curve equations (2) some simplifications have been made (4). The proposed algorithm is capable of detecting unknown signals, so even a simplified system model should be sufficient. The proposed second derivative estimator combined with the titration curve intersection point detection algorithm makes it possible to take measurements with better repeatability and lower detection limit compared with methods presented in [1]. The further research should be aimed at the algorithm optimisation and implementation to a real measurement system in order to construct and realise a prototype of the chloride ion concentration meter.

Słowa kluczowe

PL

kulometria; mikrostężenia jonów chlorkowych; estymacja nieliniowa; krzepki algorytm

EN

coulometry; chloride ion microconcentration; nonlinear estimation; robust algorithm

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 56, nr 2
• Strony: 146--149
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr. wzory

Twórcy

autor

Holiczer A.

• Wydział Elektryczny, Politechnika Białostocka,

Bibliografia

• [1] Bajko B.: Pomiar mikrostężeń jonów chlorkowych metodą miareczkowania kulometrycznego w zastosowaniu do badań w procesach przemysłowych. Rozprawa doktorska. Politechnika Białostocka, Białystok 2005.
• [2] Szczepaniak W.: Metody instrumentalne w analizie chemicznej. PWN, Warszawa 2008.
• [3] Kocjan R. (red.): Chemia analityczna. Analiza instrumentalna. PZWL, 2002.
• [4] Holiczer A.: Nonlinear estimation method used for disturbances suppression in measurement systems. EMD’2007 Białystok, September 19-21, 2007.
• [5] Holiczer A.: “Discrete Kalman filter used for disturbances elimination in chloride concentration measurement system”. EMD’2008, Vilnius, September 25-26, 2008.
• [6] Holiczer W., Holiczer A.: Application of nonlinear estimation method in a flame photometer as the way to the metrological parameters enhancement. EMD’2007 Białystok, September 19-21, 2007.
• [7] Thermo Fisher Scientific: Chloride Ion Selective User Guide. 2009.
• [8] Holiczer W.: Kulometryczna metoda pomiaru stężenia jonu chlorkowego - optymalizacja systemu pomiarowego w aspekcie zmniejszenia progu wykrywalności. VIII Konferencja Naukowa COE 2004, Wrocław, 27-30. czerwca 2004 r.