Ртутно-электролитический измерительный преобразователь

 

РТУТНО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий капилляр, размещенный между разноименнымиполюсами постоянного магнита так, что силовые линии магнитного поля перпендикулярны оси капилляра, и заполненный чередукяцимися каплями ртути и электролита, а Также систему съема информации, состоящую из пар электродов, расположенных вдоль оси капилляра в каплях ртути, выводы которых подключены к входу усилительно-преобразующего блока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности , он снабжен парой идентичмых электродов, размещенных параллельно линиям магнитного поля, в одной из капель ртути оппозитно друг другу, а выводы электродов соединены с выходом усилительно-преобразующего блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЗаВО01В700

1И УСЕЮ "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й4лж „) У(!Г, г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3570235/18-28 (22) 31. 03. 83 (46) 30.06.84. Вюл. 9 24 (72) А.Н, Балашов, Н.М. Либерман и И.A. Шойхет (71) Специализированное конструкторско-технологическое бюро твердотельной электроники с опытным производством Института прикладной физиKH AH МССР (53) 621.3.082.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 265578, кл. G 01 В 7/00, 1970.

2. Балашов A.Н., Шорыгин А.П.

Электромеханические капиллярные ртутно-электролитическне преобразователи. — В кн.: Приборы и системы управления, Р 12, 1970, с.14-16т (IIpoTOTHII).

„„SU„„11 А. (54) (57) РТУТНО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИИ

ИЭМЕРИТЕЛЬНЫй ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ, содержащий капилляр, размещенный между разноименными полюсами постоянного магнита так, что силовые линии магнитного поля перпендикулярны оси капилляра, и заполненный чередующимися каплями реути и электролита, а также систему съема информации, состоящую из пар электродов, расположенных вдоль оси капилляра в каплях ртути, выводы которых подключены к входу усилительно-преобразующего блока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен парой идентич-: ,ных электродов, размещенных парал- O лельно линиям магнитного поля, в ™ ,одной из капель ртути оппозитно друг другу, а выводы электродов соединены силительно-преобразующего

1100493

Изобретение относится к средствам приборостроения, в частности к механоэлектрическим преобразователям, использующим электрокапиллярные явления и может найти применение при измерении колебаний машин, сооружеиий и в сейсмических измерениях.

Известна конструкция ртутно-электролитического преобразователя, содержащего капилляр, заполненный чередующимися каплями ртути и элек- 10 тролита, электроды и. сообщающийся с капилляром дополнительный объем, заполненный ртутью и электролитом.f.l).

Недостатком данного преобразователя является то, что он имеет ограниченную чувствительность и точность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является ртутно-электролитический Измерительный преобра,";1 зователь, содержащий капилляр, размещенный между разноименными полюсами постоянного магнита так, что силовые линии магнитного поля перпендикулярны его оси, и заполненный череду@щи" мися каплями ртути и электролита, а 25 также систему съема информации, .состоящую из пар электродбв, расположен-. ных вдоль оси капилляра в каплях ртути, выводы которых подключены к входу усилительно-преобразующего блока t2).

Недостатками преобразователя яв-. ляются ограниченная чувствительность, определяемая его геометрией, и невы.сокая точность, связанная со значи" тельными изменениями Резонансной частоты и коэффициента преобразования при вариациях параметров электромеханической колебательной систеьИ преобразователя, например суммарной, жесткости газовых объемов. 40

Белью изобретения является повышение чувствительности.

Ф

Поставленная цель достигается тем, что ртутно-электролитический 45 измерительный преобразователь, содержащий капилляр, размещенный между разноименными полюсами постоянного. магнита так, что силовые линии .магнит. ного поля перпендикулярны оси каппиляра, и запомненный чередующимися каплями ртути и электролита, а также систему съема информацжи, состоящую из пар,электродов, расположенных вдоль оси капилляра в каплях ртути,,выводы которых подключены к входу усилительно-преобразующего блока, снабжен парой идентичных электродов, размещенных параллельно линиям магнитного поля, в одной иэ .капель рту- ти оппозитно друг другу, а выводы 60 электродов соединен с выходом усилительно-преобразующего блока;

На чертеже изображен ртутно-электролитический измернтельный преобра», эователь, общий вид. 65

Преобразователь содержит стеклянный капилляр 1, заполненный чередующимися каплями 2-4 ртути, электролитом 5 и б, и газовыми объемами 7 и

8 по концам капилляра 1, а также пару электродов 9 и 10 для съема выходного сигнала.

Капилляр 1 размещен между разноименными полюсами постоянного магнита 11 таким образом, что силовые линии магнитного поля перпендикулярны оси чувствительности преобразователя.

Электроды 9 и 10 соединены с входом усилительно-преобразующего блока 12, Преобразователь снабжен парой идентичных электродов 13 и

14, размещенных в одной из капель ртутию. например капле 3, оппозитно друг другу.

Пара электродов 13 и 14 размещена параллельно линиям магнитного поля, а выводы электродов 13 и 14 соединены с выходом усилительно-преобразую- щего блока 12.

Преобразователь работает следующим -образо@.

ВнешнЕе вибрационное воздействие, направленное вдоль оси капилляра 1; вызывает возвратно-поступательное движение капель 2-4 ртути и электролита 5 и 6 за счет градиента давления, пропорционального величине колебательного ускорения и IIJIoTHocTH капель 2-4 ртути и электролита 5 иб.

Различие гидродинамических характеристик капель ртути и электролита при их.совместном движении в капилляре 1 приводит к деформации и измене-. ни- площади границы раздела несмешивакицихся фаз, в результате чего изменяется плотность зарядов двойного электрического слоя, и на электродах

9 и 10 появляется переменный сигнал, пропорциональный входному воздействию.

Этот сигнал усиливается усилителем. усилительно-преобразующего блока l2 и поступает на Пару электродов 13 и

14,,введенных в каплю 3 ртути, при этом через. каплю 3 ртути протекает ток, пропорциональный .входному cmrналу. За счет взаимодействия протекающего тока с полем постоянного магни,та 11, между полюсами которого уста новлен капиляяр 1, в капле 3 ртути возникает градиент давления, распределенный по поперечному сечению и направленный синфаэно с входным механическим воздействием, что приводит в конечном HTore .Ic увеличению относительного перемещения инерционной массы жидкости относительно капиллярной трубки 1 и соответственно к возрастанию выходного сигнала и чувствительности преобразователя. Действительно, в результате расположения капилляра 1 перпендикулярно силовык

1100493 4 ном от величины газовых объемов; по концам капилляра.

Известно, что чувствительность преобразователя вблизи резонансной частоты определяется коэффициентом.

5 успокоения

1 р=„(Xc .Ее,)= кв e,++X,}"

Составитель Ю.Богданов

Техредй. Надь ХорректорЮ.Макаренко

Редактор М.Недолуженко

t .Эаказ 4569/32 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г;ужгород, ул.Проектная,4 линиям магнитного поля пондеромотор-. ная сила Лоренца направлена вдоль оси капилляра 1 и численно равна где S - чувствительность преобразователя по перемещению;

К вЂ” коэффициент передачи усили.тельно-преобразующего бло- )0 ка 12;

 — индукция.магнитного поля в зазоре постоянного магнита; Г Й,ХЙ вЂ” суммарная длина капель ртути и электролита соответственно; у — относительное перемещение инерционной массы жидкости относительно капиллярной трубки; 20 ток через электроды 13 и

14.

При этом уравнение движения инерционйой массы жидкости для входного . механического сигнала имеет вид

m= +h — +су= m — -SKB (X 3 + ZЙ ) у, а а> З2Ф ае,у е э где m -- суммарная масса жидкости в трубке; 30

h - коэффициент демфирования, определяемый силами вязкого тренияэ с — эквивалентная жесткость колебательной системы преобразователя, зависящая в основгде С вЂ” 8КВ(ЕФ + Z 3 ) -эквивалентная жесткосгь за счет действия дополнительной пондеромоторной силы.

Уменьшается также погрешность преобразователя. Погрешность преоб,разователя, обусловленная отклонени"ями параметров электромеханической колебательной системы преобразователя от номинальных значений, определяется так называемыми коэффициентами влияния. В связи с тем,что отклонения резонансной частоты ои коэффициента успокоения р связаны в основном с вариациями жесткости .колебательной системы, то соответствующие коэффициенты влияния можно. представить в виде

1 Ф

jest 2 С+С 2 С

* 1+в

С > 1 Юд, d" С 2 Г+С Z С С

1+—

С

Анализ формул показывает, что при Ср)1 существенно повышается точность преобразования входного механического сигнала в электрический.