Устройство для измерения бароэлектрического эффекта измерительных электродов Советский патент 1984 года по МПК G01N27/30 

i Изобретение относится к контрол но-измерительной технике, а именно устройствам ячеек для исследования воздействия давления электролита на электрические параметры погруженных в него изделий, например, на собственный потенидиал контактного электрода. Известно устройство для исследования бароэлектрического эффекта измерительных электродов, содержащее исследуемый электрод и электрод сравнения, помещенные соответс венно в герметичную исообщающуюся с ней гибким шлангом негерметичную камеры. В последней электролит имеет свободную поверхность, над которой поддерживается постоянное давление , например атмосферное. Измене ние взаимного положения камер по высоте, допускаемое гибким шлангом влечет за собой соответствующее изменение гидростатического давления в камере, содержащей исследуемый электрод, что позволяет измерять абсолютные значения его бароэлектрического эффекта С 13. Недостатком устройства является ограниченный по частоте диапазон измерений. Кроме того, движение гиб кого шланга, содержащего электролит в магнитном поле Земли приводит к возникновению электродинамических помех. Наиболее близким по техническому решение к предлагаемому является ус ройство для исследования бароэлектр ческого эффекта измерительных электродов в широком диапазоне частот, содержащее исследуемьш электрод и электрод сравнения, помещенные соответственно в камеры переменного и постоянного давления, сообщенные между собой гидропроводником через мембранный узел, составленный из двух мембран, выполненных из дзетапротивоположных в исследуемом электролите материалов, либо содержащий одну мембрану, полученн то смеше нием указанных материалов Недостатком устройства является сложность регулировки суммарного электрокинетического качества мембранного узла, осуществляемой путем контролируемого воздействия на гидравлическое сопротивление по крайней мере одной из мембран. Кроме того, все известные материалы с положительным знаком электрокинетичес 1 кого потенциала в растворах типа морской воды обладают нестабильным во времени значением потенциала, что дополнительно усложняет регулировку и повышает требования к обслуживающему персоналу. Цель изобретения - упрощение подготовки устройства к работе. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения бароэлектрического эффекта измерительных электродов, содержащее исследуемый электрод и электрод сравнения, помещенные соответственно в камеры переменного и постоянного давления, сообщенные между собой гидропроводником через мембрану, выполненную из дзета-отрицательного в используемом электролите материала, установленную на выходе камеры переменного давления,, дополнительно введены вторая камера постоянного давления с электродом, сообщенная с гидропровод НИКОМ через вторую мембрану, выполненную из дзета-отрицательного в используемом электролите материала, причем электрокинетический потенциал этой мембраны не равен электрокинетическому потенциалу первой мембраны, и усилитель, общая точка которого и один из входов соединены с электродом сравнения, другой вход усилителя соединен с дополнительным электродом , Область с изменяющимся давлением содержащая исследуемый электрод, отделена от двух областей постоянного давления, содержащих электрод сравнения и дополнительный электрод, мембранами из материалов с отрицательным знаком и различной величиной электрокинетических потенциалов. Приложение перепада давлений к мембране, отделяющей электрод сравнения приводит к формированию на ней потенциала фильтрации, пропорционального перепаду давления и значению ее электрокинетического потенциала. Потенциал фильтрации воспринимается электродом сравнения. Тот же перепад давления формирует на мембране дополнительного электрода иное значение потенциала ф1-шьтрации вследствие различия электрокинетических потенциалов материалов мембран. Это приводит к появлению между электродом сравнения и дополнительным электродом разности потенциалов, также пропорциональной перепаду давления. 1зудучи усилена в необходимое число раз (если надо - реверсирована уси лителем и сложена с потенциалом электрода сравнения, разность потенциалов между электродом сравнения и дополнительным электродом служит для компенсации сдвига потенциала сравнения, вызванного перепадом давления на отделяющей его мембране. При этом потенциал выхода усилителя приобретает независимость от величины давления в камере переменного дав ления, что позволяет использовать его в качестве потенциала сравнения при измерении бароэлектрического эффекта исследуемого электрода. Регулировку устройства осуществляют с гравитационным источником дав-ления путем подбора, например, с помощью магазина сопротивлений, величи ны эффективного коэффициента усиления На чертеже показано устройство дпя измерения бароэлектрического эффекта измерительных электродов,общий вид. Устройство состоит из камеры пос тоянного давления I,содержащей элект :род сравнения 2,дополнительной камер постоянного давления 3,содержащей до полнительный электрод 4, камеры изменяемого давления 5, содержащей исследуемый электрод 6, заполненных электролитом 7, образующим в ка мерах 1 и 3 свободные поверхности, лежащие на общем уровне h. Камеры , 3 и 5 электрически связаны друг с другом гидропроводником 8, заполненным тем же электролитом, В гидропроводнике на входе в камеры 1 и 3 установлены порошковая мембрана 9, проницаемая для-электролита, выполненная из материала с электро кинетическим потенциалом , и порощковая мембрана 10, проницаемая для электоолита. выполненная из мате риала с электрокинетичкским потенциалом 2 причем ip2 0. Б KaiiecT. ве материалов мембран могут быть использованы, например, порошки полипропилена и фторопласта -4. Камера5 снабжена диафрагмой i1 и приводом 12, .обеспечивающими изменеиие давления в ней в заданных переделах, а также манометром 13, Электрод 2 соединен с нереверсирующимвходом ( J и общей точкой усилителя 14, электрод 4 через компенсатор 15 соединен с реверсирующим входом (- } усилителя 14, между выходом и общей точкой которого в качестве делителя 814 напряжения включен магазин сопротив-: ланий 16. Коэффициент усиления К усилителя 14 допускает регулировку магазином сопротивлений 16, включенHbfM как пртенциомер. Между выходной клеммой «fo магазина сопротивлений 16 и общей точкой усилителя I4 формируется выходной сигнал усилителя. Диапазон регулировки коэффициента усиления K;j содержит значение Потенциал выходной клеммы Чо зина сопротивлений 16 служит опорным потенциалом для измерения бароэлектрического эффекта исследуемого электрода 6. С помощью гидропереключателя 17 и патрубка 18 устройст,. во сообо1ается с гравитационным неточНИКОМ давления, Гравитационный источник давления состоит из открытого сосуда 19 содержащего вспомогательный эле ктрод 20, заполненного тем же электролитом 7, образующим свободную поверхность, лежащую на уровне h2. Сосуд f9 с помощью гибкого щланга 21 соединен с патрубком 18 гидрогтроводника 8 и имеет воз-ожность относи л тельного перемещения по вертикали .например, с помощ-ю троса 22, проложенного по роли..ам 23 н снабженного противовесом 24. Устройство работает следу:ощп.ч образом. lia первом зтапе гидропереклк-чате- лем 17 к гидропроводиику F подключают сосуд 19,, уровня h и. Ь,, рыравкивают и кoмпeнcaтopo s 15 кокггенсируют разность собственных готенцкалов (-Ел-Ео) электродов 4 к 2 на входе усилителя 14. Уровень Ь сЬиксируют, измеряют разность потенциа ло.в ме:«ду выходной клеммой . мага зкна сопротивлений 16 и клеммой Mgo электрода 20, Уровень h х изменяют, с. помощью магазина сопротивлений 6 эмпирически подбграюг эффективный коэффициент усиления К усилителя 14 так, чтобы разность потенциалов f о зависела от пргьтсженной к мембранам 9 и fO разности давлений, Я8(п„ - Ц) где р и g - плотность электролита к ускорение силы тяжести. При параллельном расположении мембран 9 и 10 перепад давления Р приложен в полной мере к каждой из них, а потенциалы 2 4 дов 2 и 4 в камерах 1 и 3 и напря жение на входе усилителя U могут быть представлены соотношениями U6X()K . (Д с 71 Х.где и« - напряжение компексации ,s,f. диэлектрическая проницаемость р электропроводность и вязкость электролита5 с ответственно. , собственные потенциалы электродов 2 и 4. Ввиду электрической компенсации и постоянства давления в камерах i и 3 E.-f , после чего вьфажение (21 приобрета ет вид Bx(.-f,)TfcrPНапряжение на выходе усилителя %%) 5 коэффициент усиления которого К g с учетом выражения 3 имеет значение (.)i:| r Значение U.,. „ввиду соединения ЬЫл f общей точки усилителя 1ч. к электро да 2 складывается с потенциалом этого электрода, так что потенциал О имеет величину (Е,-,)-ь,4|Щ:Р-ЕИ Зависимость потенциала Ч о от перепада давления Р регулируютj из меняя магазином сопротивлений 16 к яффицнент усиления К, и контролиру ют, измеряя вспомогательную разт ность потенциалов ) ко торая может быть представлена в вн )4(2-firf2 4fer-P J. / Р „ р Б.пагодаря свободным поверхностям 3 камере f и сосуде 19 давление вбл S эй электродов 2 и 20 при изменениях давления в камере 5 не меняется, слагаемое ( - .2.о ) от перепада давления Р не зависит , и функции, связывающие ц Q с перепадом давления Р, совпадают 5сп.:о г ,g , р -,t у. dP «ЭР Г1Ъ b)tJ4TiseT, что позволяет, корректируя на нуль зависимость Ugcfi от перепада давления PJ одновременно корректировать на нуль ту же зависимость опорного потенциала 4. Корректировка возможна, поскольку диапазон регулировки коэффициента усиления К содержит, значение (1 1, при котором квадратная скобка в выражении{71 обращается в нуль о Корректировку оканчивают по достижении заданного предела точности либо предела, определяемого шумами и гистерезисом тракта. Найденное положение магазина 16 фиксируют „ На втором этапе гидропереключателем ;7 отключают от гндропроводника 8 сосуд 19 и измеряют разность потенциалов клеммой Цд и клеммой f исследуемого электрода 6, С помощью привода 12 диафрагмы 11 и мономе ра 13 в камере 5 создают и контролируют величину и частоту давления P(t), воздействующего на исследуемый электрод б. Потенциал % ввиду предшеств тощей регулировки не зависит от давления, поэтому разность J(t) между потенциалом исследуемого электрода S, (t) к опорным потенциалом -fg U(t) -%(:)-% (8) где t время,; является мерой барочувствительности. Измеряя U(t) и соотнося его значение со значением P(t), измеряют бароэлектрический э(|)фект измерительного электрода на заданной частоте. Регулировка предложенного устройства исключает сложный трудоемкий процесс контролируемой перестройки гидравлических сопротивлений разделительных мембран, заменяя его более простой регулировкой электротехнического параметра, например изменяемого сопротивления. Это снижает требования к обслуживающему персоналу, увеличивает производительность устройства и позволяет гтроизводить регулировку с использованием известных методов автоматического регулирования. Предложенное устройство, как и прототип позволяет вести измерение абсолютиых значений бароэлектрического эффекта в широком диапазоне 10863818 частот. Закрепление электродов в камерах и практическая неподвижность электролитического пути между ними обусловленная высоким гидродинамичес5 ним сопротивлением мембран, гарантируют неизменность параметров злектрической цепи и отсутствие электродинамических помех.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БАРОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЬС ЭЛЕКТРОДОВ, содержащее исследуемый электрод и электрод сравнения, помещенные соответственно в камеры переменного и постоянного давления, сообщенные между собой гидропроводником через мембрану, выполненную из дзета-отрицательного в используемом электролите материала, установленную на выходе камеры переменного давления, отличающ е ес я тем, что, с целью упрощения подготовки устройства к работе в устройство дополнительно введены вторая камера постоянного давления с электродом,.,сообщенная с гидропроводником через вторую мембрану, выпол-. ненную из дзета-отрицательного в используемом электролите материала, причем электрокикетический потенциал этой мембралы, не равен электрокинетическому потенциалу первой мембраны, А усилитель, обща5т точка которого и один из входов соединены с элептродом сравнения, другой вход усилителя подключен ;к дополнительному электроду. Q