Диффузионный интегратор механических величин

 

ДИФФУЗИОННЬМ ИНТЕГРАТОР МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащий заполненньй электролитом корпус, разделенный на два общих объема щёЛевым каналом, интегральную камеру и две пары анодов и катодов, расположенные внутри щелевого канала и в одном общем объеме и образующие с электролитом две окислительно-восстановительныеэлектрохимические системы, имеющие гальваническую связь между собой, при этом катод интегральной камеры выполнен пористым, отличающийся тем, что, с целью з еньшения погрешности и расширения функциональньк возможностей путем интегрирования механических воздействий с нулевой частотой, в нем верхняя стенка канала с установленным на ней анодом выполнена подвижной и соединена с измеряемым объектом, а интегральная камера с установленным в ней анодом размещена вне щелевого канала, причем катод интеграль (Л ной камеры установлен на нижней неподвижной стенке щелевого канала, а общие объемы соединены между собой гидравлически.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3692631/24-10 (22) 21.11.83 (46) 23.04.85. Бюл. N - 15 (72) Я.Ф.Яцек (7 1) Севастопольский приборостроительный институт (53) 53 1,787.91(088.8) (56) 1. Фиш М.Л. и др. Диффузионные преобразователи неэлектрических величин. Киев, "Техника", 1979, с. 27-37, 91-96.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 696318, кл. G 01 L 9/18, 1977 (прототип). (54)(57) ДИФФУЗИОННЫЙ ИНТЕГРАТОР

МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащий заполненный электролитом корпус, разделенный на два общих объема щелевым каналом, интегральную камеру и две пары анодов и катодов, расположенные внутри щелевого канала и

4(5!) Н 01 G 9/22 С 01 L 9/18 в одном общем объеме и образующие с электролитом две окислительно-восстановительные электрохимические системы, имеющие гальваническую связь между собой, при этом катод интегральной камеры вЫполнен пористым, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью уменьшения погрешности и расширения функциональных возможностей путем интегрирования механических воздействий с нулевой частотой, в нем верхняя стенка канала с установленным на ней анодом выполнена подвижной и соединена с измеряемым объектом, а интегральная камера с установленным в ней анодом размещена вне щелевого канала, причем катод интегральной камеры установлен на нижней неподвижной стенке щелевого канала, а общие объемы соединены между собой гидравлически.

1152048 2

Изобретение относится к электрохимическим преобразователям информации, в частности к приборам непосредственного интегрирования механических воздействий и преобразования этого интеграла в электрический сигнал, и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Известен диффузионный интегратор неэлектрических величин, состоящий 1О из электрохимического преобразователя механической величины в электрический сигнал и диффузионного интегратора электрического сигнала, совмещенных в одном корпусе (11, 15

Недостатком такого интегрирования при непосредственном соединении преобразователя и интегратора является возникновение метрологических погрешностей при согласовании низко- 20 омного выхода преобразователя и интеграто1 а для предотвращения временного дрейфа, обусловленного концентрационной ЭДС интегратора.

Наиболее близким по технической 25 сущности к изобретению является интегрирующий преобразователь . неэлектрических величин, содержащий заполненный электролитом корпус, разделенный щелевым каналом на два щ объема, интегральную камеру и две пары анодов и катодов, расположенные внутри щелевого канала и s одном общем объеме, и образующий с электролитом две окислительно-восстанови- З5 тельные электрохимические системы, имеющие гальваническую связь между собой, при этом катод интегральной камеры выполнен пористым )2J .

Однако в известном преобразователе щ необходимо преобразование механической величины в поток электролита, что сужает перечень измеряемых воздействий. Кроме того, преобразователь не обеспечивает интегрирование механических воздействий с нулевой ! частотой и имеет погрешность интегрирования, обусловленную концентрационной ЭДС.

Цель изобретения — уменьшение погрешности и расширение функциональ.ных возможностей путем интегрирова-. ния механических воздействий с нулевой частотой.

Поставленная цель достигается Я тем, что в диффузионном интеграторе механических величин, содержащем заполненный электролитом корпус, разделенный на два общих объема щелевым каналом, интегральную камеру и две пары анодов и катодов, расположенные внутри щелевого канала и в одном общем объеме и образующие с электролитом две окислительно-восстановительные электрохнмические системы, имеющие гальваническую связь между собой, при этом катод интегральной камеры выполнен пористым, верхняя стенка щелевого канала с установленным на ней анодом выполнена подвижной и соединена с измеряемым объектом, а интегральная камера с установленным в ней анодом размещена вне щелевого канала, причем катод интегральной камеры установлен на нижней неподвижной стенке щелевого канала, а общие объемы соединены между собой гидравлически.

На чертеже представлена принципиальная схема диффузионного интегра. тора механических величин.

Интегратор содержит подвижный элемент 1 с расположенным на нем анодом 2, неподвижный корпус 3 с катодами 4 полного реагирования, которые предотвращают диффузию реагента на пористый измерительный катод 5 интегральной камеры из общего объема электролита б. В неподвижном корпусе 3 расположена интегральная камера 7 с анодом 8. Источники 9 и 10 обеспечивают необходимый режим работы электродов интегратора. Переключатель 11 предназначен для очистки интегральной камеры от реагента и имеет два положения а и 3 ..

Интегратор работает следующим образом.

В начальный момент времени переключатель 11 устанавливают в положение 5, и он выдерживается в этом положении до уменьшения концентрации реагента и интегральной камере и диффузионном канале практически до нуля.

В этом случае ток интегральной камеры стремится к нулю. Интегратор подготовлен к работе, и переключатель 11 устанавливается в положение a °

Если под действием механической величины в направлении стрелки M элемент 1 будет смещен на 6, то анод 2 перекроет часть площади измерительного катода 5, Так как на по верхности анода 2 концентрация реагента равна концентрации Со общего (152048

t коксК„„1

ДС= м 1 ьч о

3 объема электролита 6, то реагент с анода 2 диффундирует на пористый катод 5 и на нем восстанавливается, т.е. переносится катодом 5 в интегральную камеру 7.

Для улучшения динамических свойств интегрирования расстояние между подвижным элементом 1 (между анодом 2) и неподвижным корпусом 3 (между катодом 5) выбирается в пределах диф- 10 фузионного слоя ° Это условие справедливо и для расстояния между электродами 5 и 8. Тогда количество . реагента ч, продиффундировавшего с анода 2 на катод 5, а следовательно, появившегося в интегральной камере 7 равно

КОКС,Е„„1 Mdt т о 20 где К вЂ” коэффициент преобразования внешнего воздействия в изменение площади перекрытия;

2 — коэффициент диффузии; — число электронов, участвующих в одноактном обмене;

Оо — концентрация реагента на поверхности анода 2; щ — ширина измерительного катода 5 интегральной камерьц 30

" — расстояние между подвижным анодом 2 и измерительным катодом 5.

При этом изменение концентрации электролита A C в интегральной камере 35 главно 8 где V — объем интегральной камеры, а выходной ток J> интегральной камеры пропорционален интегралу внешнего воздействия 2

t к икСо ( н но

8Ü÷ ми, где 5 — площадь катода интегральной камеры; — толщина диффузионного слоя ( в интегральной камере (может быть равна высоте между электродами 6 и 8);

Со„ вЂ” начальная концентрация электролита интегральной камеры; о — начальный выходной ток интегральной камеры (при С )..

О0

Длина катода 4 превышает длину анода 2 (в сторону катода 5) в режиме покоя,(отсутствие внешнего воздействия) на 1,5 h . .Это условие необходимо для предотврап(ения диффузии реагента с электрода 2 на электрод 5.

Предлагаемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности интегратора, уменьшить погрешность от концентрационной ЭДС и позволяет интегрировать неэлектрические величины с нулевой граничной часто8 Х 7 Ф

BHHHIIH Заказ 2335/42 . Тираж 679 По сное

ВВ

Р

Филиал GGII Патент, г. Ужгород,ул.Проектная, 4