4.4. Конструкции приборов и принцип действия

4.4.1. В настоящее время в таможенных органах России эксплуатируются приборы электрохимического принципа действия «КАРАТ» и «ДЕЛЬТА-1», предназначенные для диагностирования драгоценных металлов. Их главное достоинство – простота конструкции и низкая цена, хотя они имеют существенный недостаток – для работы требуется раствор электролита. В технической литературе их называют детекторами.

4.4.2. Приборы «КАРАТ» и «ДЕЛЬТА-1» имеют во многом одинаковую конструкцию, а их работа основывается на одних и тех же физических эффектах.

В конструкции приборов можно выделить четыре конструктивных узла: измерительный блок, датчик, зажим для исследуемого металла, сетевой блок питания (рис. 4.2). При необходимости питание может осуществляться от батарейки, которая устанавливается в корпус измерительного блока.

Приборы имеют по два датчика: отдельно для исследования металлов и кристаллов (рис. 4.2). В данной работе используется датчик для исследования металлов.

Рис. 4.2. Детектор «КАРАТ» в режиме диагностирования сплавов

Датчик для исследования металлов выполнен в виде цилиндрического пенала. Внутрь вставляется капсула со специальным электролитом. В нижней части датчика находится наконечник со специальным электродом из платины и отверстием для выпуска электролита на исследуемый объект. С другой стороны пенала имеется ручка, с помощью которой создается давление для выдавливания электролита из капсулы через отверстие наконечника. Для съема электрического сигнала на датчике имеется гнездо – разъем для подключения специального кабеля, соединяющего платиновый электрод датчика и один из входов измерительного блока.

Металлический зажим, в котором зажимается исследуемый образец металла, закреплен прямо на корпусе измерительного блока. Зажим подключается ко второму входу измерительного блока.

4.4.3. Работа электрохимических приборов основывается на следующих физических эффектах.

Исследуемый металлический образец помещается в зажим, расположенный на верхней панели прибора. Наконечник датчика прижимается к поверхности образца, и из него выдавливается капля электролита.

При контакте металла и электролита электроны от атомов металла переходят в электролит. При этом металл заряжается положительно, а электролит отрицательно. На границе «металл – электролит» появляется контактная разность потенциалов (напряжение). Величина этой разности потенциалов зависит от количества перешедших электронов, а их количество напрямую зависит от типа металла (точнее, от его электропроводности) и количества (соотношения) металлов в сплаве (см. рис. 4.3).

Рис. 4.3. Принцип работы электрохимического прибора для диагностики драгоценных металлов

Полученное напряжение U_изм с помощью пары кабелей (проводов), подсоединенных к платиновому электроду и зажиму, подается на измерительный блок. В измерительном блоке поступившее напряжение преобразуется в показания цифрового индикатора. Величина U_изм зависит от типа драгоценного металла и его процентного содержания в исследуемом сплаве.

4.4.4. Внешний вид детектора «КАРАТ» и его датчика для диагностирования металлических сплавов приведены на рис. 4.2. Объектом в данном случае является ложечка из сплава с серебром, которая зажата в зажим, находящийся на корпусе прибора.

На верхней панели корпуса измерительного блока детектора установлены: буквенно-цифровой индикатор, кнопки питания (<Вкл.-Выкл.>) и управления режимом, эталон Au 585, а также зажим (типа «крокодил»), в который зажимается исследуемый металлический предмет. Разъем для подключения датчиков расположен на правой боковой панели блока. Разъем для подключения блока питания расположен на левой боковой панели корпуса детектора.

Прибор «КАРАТ» имеет три режима работы: диагностирование драгоценных металлов, диагностирование ювелирных камней и заряд аккумуляторов. Смена режима осуществляется удержанием кнопки <Режим> более 2 секунд. Диагностирование драгоценных металлов осуществляется при выборе режима «Детектор драгметаллов».

Диагностируемые металлы и сплавы:

 платина (проба 999);

 золото (желтое – розовое): пробы 333, 375, 459, 500, 585, 666, 750, >750, 999;

 золото (белое): пробы 333, 375, 459, 500, 585, 666, 750, >750;

 золото (зеленое): пробы 333, 375, 459, 500, 585, 666, 750, >750;

 серебро (в диапазоне проб 800–999);

 возможные имитаторы (алюминиевый, стальной, медный и никелевый сплавы, нержавеющая сталь, нитрид бора, титан).

Все операции оцифровки и обработки данных измерений производятся посредством встроенного в прибор микропроцессора в соответствии со специально разработанной программой, записанной в процессор при настройке прибора производителем. Длительность цикла измерения не больше 8 секунд. На индикатор выводится номер пробы. Прибор, кроме визуальной индикации, снабжен и звуковой индикацией.

После включения питания автоматически запускается тест проверки работоспособности (значение напряжения питания, исправность оперативной и постоянной памяти). По завершении теста выдается звуковой сигнал.

Перед проведением измерений реальных объектов рекомендуется провести калибровку, для чего сопло датчика устанавливается на золотой эталон (он расположен слева внизу передней панели измерительного блока) и выдавливается капля электролита. После этого автоматически начинает выполняться контрольное измерение. Величина и знак коррекции отображаются на левой половине индикатора. При этом высвечивается два числа: фактическое показание и отклонение показания от стандартного значения (со знаком).

После калибровки можно проводить измерения на реальных объектах.

Как известно, при добавках металлов в золото сплав меняет цвет. Перед измерениями, кратковременно нажимая кнопку РЕЖИМ, можно выбрать цвет сплава, что позволит повысить достоверность диагностики.

По завершении измерения на индикаторе появится значение пробы в метрических единицах и каратах на русском и английском языках. Окончание измерения сопровождается звуковым сигналом.

4.4.5. Анализатор «ДЕЛЬТА-1М» (рис. 4.4) является модификацией прибора «КАРАТ». Приборы очень похожи по конструкции. Основное отличие прибора «ДЕЛЬТА-1М» от «КАРАТа» – возможность взаимодействия с ЭВМ. Для подключения ЭВМ он снабжен специальным разъемом, а также буферной памятью, через которую обменивается данными с ЭВМ.

Р ис. 4.4. Анализатор «ДЕЛЬТА-1М» в режиме диагностирования сплавов

Методика измерений аналогична используемой в приборе «КАРАТ».

После включения прибора автоматически запускается тест проверки работоспособности. После успешного прохождения теста на индикаторе отображается надпись: «Детектор драгметаллов», а затем «Режим измерения». Прибор может работать в одном из восьми режимов работы (табл. 4.3). Смена режима осуществляется нажатием кнопки <Режим>. При этом на жидкокристаллическом индикаторе отображаются соответствующие надписи, приведенные в табл. 4.3. Для подтверждения выбранного режима необходимо нажимать кнопку <Ок>.

Таблица 4.3