Электрохимическое устройство для измерения колебаний давления
Патент 519603
Авторы
Классы МПК
Электрохимическое устройство для измерения колебаний давления
Иллюстрации
Реферат
! .
;(!!, д-, е йц. i !ея щ (и) 5I 9603
Союз Советских
Соииалистических
Республик,вээФф !, i É - Ь (61) Дополнительное к авт. свид- ву (22) Заявлено 20.11.73 (21) 1971927/10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл," б 011 9, 18!
I ! ! ! !
I ! (53) УДК 531.787.91 (088.8)
Государственный кав1итет
Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий
Опублнковп о 30.06.76. Бюллетень ¹ 24
1 ! .,зта опубли:ования описания 02.08.76 (72) Лвторы изобретения
1О. В. Карякин, В. К. Скоробогатов и В. A. Федорин (71 . За я витсль (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ДДЯ И3МЕРЕИИЯ КОЯЕВАИИЙ ДЛВДЕИИЯ
Изобретение относится к области измерительной техники и автоматики, в частности к устройствам для измерения колебаний давления с помощью электрохимических датчиков в различных средах, например в атмосфере, Оно может быть использовано при хорошей изоляции от внешней среды и для измерения ускорений, при этом как давление, так и ускорения могут измеряться в большом динамическом диапазоне и регистрирующая аппаратура может быть удалена от датчика, Известное устройство состоит из электрохимического диффузионного датчика давления, выполненного в виде двух замкнутых камер, заполненных электролитом и соединенных между собой через капилляр с двумя пористыми катодами.
Для известных электрохимических датчиков характерно снижение чувствительности с ростом частоты и большие изменения чувствительности или коэффициента преобразования датчика с температурой. Кроме того, характер снижения чувствительности с ростом частоты также зависит от температуры.
Целью изобретения является увеличение чувствительности, точности и обеспечение при этом широкого динамического диапазона.
Для этого предлагаемое устройство снабжено блоком составного эмиттерного повторителя, на вход которого подключен один из пористых катодов датчика, а на выход — оба его анода через предварительно включенный параметрический стабилизатор напряжения, причем первый каскад повторителя выполнен с и — р — n-структурой, кроме того, блок отрицательной обратной связи дифференциального измерительного усилителя постоянного тока выполнен температурно и частотно зависимым.
В результате дальнейшей разработки дифференциальный измерительный усилитель выполнен с коэффициентом усиления выше
1000 и большой глубиной обратной связи.
Целесообразно при этом, чтобы эмиттер первого каскада составного эмиттерного повторителя подключался через переменный резистор к источнику питания усилителя, что позволяет компенсировать величину дрейфа измерительного усилителя дрейфом тока базы повторителя, а выбор соответствующего катода датчика, а следовательно, и соответствующего входа измерительного усилителя при настройке усилителя позволяет компенсировать любое направление дрейфа измерительного усилителя. К тому же температурно- и частотнозависимая обратная связь
30 выполнена в виде частотнозависимого дели519603
Риг 2
Составитель И. Орлова
Техред T. Курилко
Корректор Л. Орлова
Редактор Э. Кононович
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1509/10 Изд. № 1457 Тираж 1029 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
519603 тельных и положитель ных япряжений относительно общей точки лемы.
Уменьшение температурного дрейфа измерительного усилителя достигается при регулировке подключением к соответствующему входу измерительного усилителя составного эмиттерного повторителя и выбором тока базы первого каскада повторителя с помощью подключения эмиттера его к источнику питания усилителя через переменный резистор.
Когда давление прикладывается слева или когда на правую мембрану действует разрежение, начинает увеличиваться ток левого электрохимического диода 9,3 и потенциал на его катоде 3 возрастает, Вследствие наличия обратной связи в измерительном усилителе мгновенно изменяется потенциал на правом катоде на такую же величину. С,помощью составного повторителя такое же приращение потенциала появляется на анодах. Таким об- 20 разом, разность потенциалов между катода:vIH и анодямп остается практически постоянной.
Когда давление прикладывается справа или на правую диафрагму 8 действует сжатие, то 25 начинает увеличиваться ток правого диода, но здесь в отличии от предыдущего случая потенциал на катоде 4 почти не изменяется, все приращение тока компенсируется током обратной связи. 30
Таким образом, появляется возможность увеличения сопротивлений в цепях катодов без существенного изменения напряжения между анодами и катодами датчика. Динамический диапазон больше не ограничивается 35 допустимым напряжением на датчике, равным 0,9.
Введение автоматического смещения источника питания датчиков с помощью составного эмиттерного повторителя, позволило расши- 40 рить динамический диапазон до 5 — 7 в и одновременно получить температурную компенсацию ухода измерительного усилителя.
Изменение чувствительности или коэффициента преобразования датчика с температу- 45 рой компенсируется подбором соответствующего температурного коэффициента температурнозависимого двухполюсника в цепи обратной связи 12, При воздействии колебаний давления бо- 50 лее высокой ястоты уменьшается коэффициент преобразования датчика, что компенсируется ростом частоты пзме|н|тельпого усплителя зя счет ослабления обратной связи, достигнутым шунтированием средней точки делителя в цепи обратной связи 12 входным емкостнгям сопротивлением интегратора.
Изменение температуры вызывает сдвиг
ЛЧХ-датчика, выражающиеся в сдвиге частоты среза, начиная с которой уменьшается коэффициент преобразования с ростом частоты колебаний давления. 1Лзменение коэффициента усиления вспомогательного усилителя интегратора, достигаемое в первом каскаде на полевом транзисторе с местной отрицательной обратной связью в цепи истока и с температурнозависимым двухполюсником в цепи тока, приводит к компенсации температурного изменения ЛЧХ-датчика, поскольку входное емкостное сопротивление интегратора зависит от коэффициента усиления вспомогательного усилителя. Таким образом, достигнута полная компенсация изменения коэффициента преобразования электрохимического датчика в устройстве для измерения колебаний давления.
Формула изобретения
Электрохимическое устройство для измерения колебаний давления, содержащее электрохпмический диффузионный датчик, соединенный с источником питания и дифференциальным измерительным усилителем с отрицательной обратной связью, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и чувствительности, уменьшения напряжения между электродами при сохранении динамического и расширении частотного диапазонов, оно снабжено блоком составного эмиттерного повторителя, HB вход которого подключен один из катодов датчика, а на выход через предварительно включенный параметрический стабилизатор напряжения — оба его анода, причем первый каскад повторителя выполнен на транзисторе с и — р — а-структурой и его эмиттер подключен к источнику питания через переменный резистор, а блок отрицательной обратной связи выполнен в виде температурно-зависимого двухполюсника, имеющего тепловой контакт с датчиком.