Диффузионный преобразователь

Диффузионный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1п 5565И

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24,11.75 (21) 2192170! с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30,04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 18.05.77 (51) М. Кл.- Н 01, G 9, 22

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий (53) УДК 621.35(О88.8) (72) Авторы изобретения

Л, Н. Борисова и В. А. Ярных (71) Заявитель (54) ДИФФУЗИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям механических сигналов (акустических, вибрационных, сейсмических и др.) в электрические, основанные на принципах электрохимической диффузионной кинетики.

Известно, что выходные характеристики диффузионных преобразователей сильно зависят от температуры. Существует ряд методов устранения влияния температуры на точность показаний диффузионных преобразователей — тсрмостатирование, использование корректировочных таблиц, использование идентичных преобразователей или терморезисторов.

Наиболее близким по технической сущности является диффузионный преобразователь с автоматической компенсацией температурных изменений. Указанный преобразователь представляет собой трехэлектродную электрохимическую ячейку, заполненную электролитом, образующим с электродами окислительно-восстановительную систему, В качестве термокомпенсирующего элемента используется терморезистор, подключенный через нагрузочные сопротивления к катодам электрохимической ячейки. Если диффузионный преобразователь и терморезистор находятся в одинаковых температурных условиях, то при изменении температуры окружающей среды изменение величины сопротивления терморезистора корректирует изменение тока диффузионного преобразователя таким образом, что ток нагрузки меньше зависит от

5 температуры окружающей среды по сравнению с током преобразователя. Однако использование для термокомпенсации указанных выше элементов не приводит к эффективному уменьшению влияния температурных тп изме11е/1ий, поскольку оп1ибкп, связанные c компенсацией температуры, могут быть вызваны, кроме изменения температуры, изменением напряжения питания, старснпем компенсационных элементов, разбросом пх ха1,; рактеристик. Большой разброс температурных коэффициентов диффузионных преобразователей, терморезисторов и других термокомпенсирующих элементов не позволяет выбрать оптимальных значений параметров их без дальнейшего длительного экспериментального уточнения результатов. В связи с этим не происходит эффективная компенсация температурных погрешностей.

Целью изобретения является уменьшение влияния температуры на выходные характеристики преобразователя. Указанная цель достигается тем, что диффузионный преобразователь снабжен источником переменного напряжения, подключенного к аноду через

30 нагрузочнос сопротивлсние, а к катоду — че55651 1 рез разделительную емкость, причем отрицательный полюс источника постоянного напряжения подключен к катоду через индуктивность.

На чертеже схематически показан диффузионный преобразователь, где 1 — электрохимическая ячейка; 2 —; 3 — анод; 4— электролит; 5 — источник постоянного напряжения; 6 — источник переменного напряжения; 7 — индуктивность; 8 — разделительная емкость; 9, 10 — нагрузочные сопротивления соответственно по диффузионному току и по току миграции.

Диффузионный преобразователь представляет собой электрохимическую ячейку 1, выполненную в виде стеклянного сосуда, заполненного электролитом, в качестве которого можно использовать, например, водный раствор 2пК1+0,2п1, в который погружены платиновые электроды (катод 2 и анод 3). Электроды совместно с электролитом образуют окислительно - восстановительную систему (3J — - 1з + 2е) . Эта система способна проводить ток при любом, отличном от нуля, постоянном напряжении на электродах. Источник постоянного напряжения 5 своим положительным полюсом подключен к аноду 3 через нагрузочное сопротивление 9, а отрицательным полюсом — к катоду 2 через индуктивность 7. Источник переменного напряжения подключен к аноду 3 через нагрузочное сопротивление 10, а к катоду 2 через разделительную емкость 8 (для разделения переменной и постоянной составляющих тока, текущего через ячейку 1), Устройство работает следующим образом.

Электрические свойства электрохимической ячейки при постоянном токе определяется переносом ионов трийодида 1, имеющихся в небольшом количестве и участвующих в окислительной и восстановительной реакциях соответственно на аноде и катоде. Перенос ионов трийодида У вЂ” в электрохимической ячейке определяется естественной концентрационной конвекцией. Величина этого диффузионного тока зависит от внешнего механического сигнала, температурыиконфигурации межэлектродного пространства. При приложении переменного напряжения к электродам ток через границу электрод-раствор протекает не только за счет электрохимической реакции, но и за счет переменной напряженности электрического поля, существующего в электролите.

При высоких частотах электролиз становит10

50 ся невозможе, ионы ие разряжаются на электродах, а только испытывают колебания около пих и переменный ток через ячейку определяется, в основном, миграцией ионов.

Величина миграционного тока зависит от температуры и нс зависит от воздействия механического сигнала. Таким образом, опорное напряжение позволяет осуществить электрохимическую реакцию на электродах и создать условия для протекания диффузионного тока через ячейку. Этот ток несет информацию о внешнем механическом сигнале и температуре. Переменное напряжение создает миграционный ток через ячейку, который характеризует уже не электропроводность, а совокупность многих свойств раствора и ячейки, включая и температуру.

Была испытана двухэлектродная электрохимическая ячейка с платиновыми электродами длиной 100 мм, диаметром 3000 мкм и расстоянием между ними 1 мм, электролитом

2nKJ+0,2п1 . Параметры электрической схемы: С=30 мкф, L= 120 мкгн, R = Rq = 10 см, источник постоянного напряжения 0,7 в, потенциостат П 5611, источник переменного напряжения 0,325в частотой 140 кгц от генератора ГЗ-33. При изменении температуры окружающей среды от 22 до 44 С выходной сигнал в виде отношения диффузионного тока к миграционному не зависел от температуры.

Таким образом использование предложенного устройства позволяет значительно снизить температурные влияния и тем самым повысить точность измерения внешних механических воздействий и, кроме того, за счет отсутствия термокомпенсирующего элемента упростить схему термокомпенсации диффузи онного преобразователя.

Формула изобретения

Диффузионный преобразователь, содержащий двухэлектродную электрохимичеакую ячейку с электролитом, подключенную анодом через одно из двух нагрузочных сопротивлений к положительному полюсу источника постоянного напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения влияния температуры на выходные характеристики преобразователя, он содержит источник переменного напряжения, подключенный к аноду через второе нагрузочное сопротивление, а к катоду — через разделительную емкость, причем отрицательный полюс источника постоянного напряжения подключен к катоду через индуктивность.

55651 1

Составитель И. Орлова

Техред 3. Тарасова

Корректор Л. Котова

Редактор Т. Ларина

Типография. пр. Сапунова. 2

Заказ 1056, 9 Изд. № 398 Тираж 992 Подписное

ЦНИИПИ Го ударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4!5